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Zählwerk oder Ankerhemmung Die vorliegende Erfindung bezieht sich
auf eine Ankerhemmung, ein Zählwerk oder eine ähnliche Vorrichtung bei der eine
hin und her gehende Bewegung in eine Drehbewegung und umgekehrt umgewandelt werden
soll. Sie umfaßt einen Rotor, der so ausgebildet ist, das er ein schwingendes oder
hin und her gehendes Element über eine magnetische Verriegelung antreibt bzw. durch
dasselbe angetrieben werden kann. Dabei beruht die Wirkung dieser Verriegelung auf
einer magnetischen Kraft, die über einen oder mehrere Luftspalte zwischen im Verhältnis
zueinander drehbaren und schwingenden magnetischen Elementen wirkt. Von den letzteren
besitzt eines wellenförmigen Umfang und bildet während der relativen Schwing- bzw.
Drehbewegung einen Wellenpfad entsprechend dem Ort der geometrischen Projektion
einer mitwirkenden Polfläche bzw. Polflächen des anderen Elements auf das erstere.
. Eine Ankerhemmung, die derartige magnetische Elemente verwendet, ist in dem britischen
Patent 596 216 beschrieben. Die Patentschrift zeigt eine Konstruktion, bei welcher
das magnetische Element von wellenförmiger Gestalt Verlängerungen an jedem Wellenkamm
besitzt, längs welcher die mitwirkende Polfläche des anderen Elements an jedem Ende
der Schwingbewegung geführt wird, um die magnetische Verriegelung aufrechtzuerhalten
und aus welcher Lage es zu dem Wellenpfad zurückkehrt, sobald das schwingende Element
sich wieder der mittleren Lage nähert. Das magnetische Element mit der Wellenform
besitzt Verlängerungen an jedem Wellenkamm.
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Gemäß der Erfindung ist das den Wellenpfad bildende Element derart
ausgebildet, das die magnetische Kraft zwischen ihm und dem anderen Element von
jeder Anschlusstelle der Verlängerungen aus in der einen Richtung größer ist als
in der entgegengesetzten
Richtung. Bei einer Ausführungsform der
Erfindung ist das den Wellenpfad bildende Element an einer Seite jeder Verbindung
mit einer Verlängerung breiter oder dicker gestaltet, so daß die mitwirkende Polfläche
des anderen Elements in der gewünschten Richtung abgelenkt wird, indem sie nach
dem breiteren oder dickeren Teil des Wellenpfades zu angezogen wird, sobald sie
zum Wellenpfad zurückkehrt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird
das gleiche Ergebnis dadurch erreicht, daß man das Element zur Bildung des Wellenpfades
so konstruiert, daß die Länge des Luftspaltes zwischen demselben und der mitwirkenden
Polfläche des anderen Elements auf einer Seite des Anschlusses der Verlängerung
kürzer ist als auf der anderen.
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Konstruktionsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt.
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Fig.i zeigt eine perspektivische Ansicht der wesentlichsten Arbeitsteile
einer elektrischen Antriebsvorrichtung für einen Zähler, eine Synchronuhr oder dgl.
; Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht des Rotors der in Fig i gezeigten Vorrichtung
und Fig.3 eine Ansicht ähnlich der Fig.2, jedoch mit einer anderen Konstruktion
des Laufrades bzw. Rotors.
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Der in Fig. i dargestellte Mechanismus umfaßt einen Rotor i und eine
vibrierende oder schwingende Vorrichtung 2, deren hin und her gehende Bewegung radial
zur Achse des Rotors gerichtet ist. In der dargestellten Konstruktion besteht die
schwingende Vorrichtung aus einer Zunge (Blattfeder) und kann elektrisch erregt
werden, um eine Schwingbewegung zu vollführen.
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Der Rotor hat die Form eines Rades oder einer Scheibe mit einem Radkranz
aus hochpermeablem magnetischem Werkstoff und ist so geformt, daß er einen endlosen
magnetischen Pfad 3 von Wellen-oder Zickzackform bildet, in der Axialrichtung des
Rades gesehen. Er besitzt ferner radiale Verlängerungen 5, die mit dem Wellenpfad
an den Wellenkämmen verbunden sind. Die Verlängerungen 4, die innen an den Wellentälern
sitzen, können zweckmäßigerweise die Form von Speichere annehmen, durch welche der
Radkranz an der Nabe des Rades befestigt ist, während die Verlängerungen 5 an der
Außenseite freie äußere Enden haben.
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Die Schwingvorrichtung 2 trägt einen Magneten 6 mit einer Polfläche,
die nach dem Rad i zu vorsteht, so daß zwischen der Polfläche des Magnets und dem
Kranz des Rades ein schmaler Luftspalt besteht.
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Die Anordnung ist so, daß, wenn das Rad i rotiert, die Polfläche des
Magnets dazu neigt, sich 'längs des Wellenpfades 3 zu bewegen. Auf diese Weise erteilt
das Rad dem Magneten 6 eine Schwingbewegung infolge der magnetischen Anziehung zwischen
dem Magnet und dem Radkranz, wodurch die magnetische Verriegelung gebildet wird.
Umgekehrt, wenn der Magnet 6 schwingt, neigt er dazu, dem Rade eine Drehbewegung
zu erteilen.
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Die Bewegung der schwingenden oder vibrierenden Vorrichtung kann in
der Schwingungsweite variabel sein, weil die Polfläche des Magnets 6 sich längs
jeder der Verlängerungen 4 und 5 des Wellenpfa@des zwecks vergrößerter Schwingungsweite
der Schwingbewegung so weit bewegen kann, wie sie die magnetische Verriegelung nicht
'durchbricht und weil diePolfläche längs der Verlängerung zu dem Wellenteil des
Pfades zurückkehrt, wenn sich die Schwingvorrichtung wieder in ihre Mittellage begibt.
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Um eine Drehbewegung nach nur einer Seite zu sichern, ist das Rad
i so ausgebildet, daß es die Polfläche des Magnets 6 in der geeigneten Richtung
jedesmal dann anzieht, wenn diese von einer der Verlängerungen 4 und 5 zu dem Wellenpfad
3 zurückkehrt. Zu diesem Zweck ist der Wellenpfad an den Anschlußstellen zwischen
dem Wellenpfad und den Verlängerungen 4 und 5 asymmetrisch gestaltet, so daß er
an einer Seite jedes Anschlusses einen breiteren Teil 7 hat und an der anderen.
Seite des Anschlusses einen schmäleren Teil 8, wobei der breitere Teil 7
sich auf dem Wege befindet, auf dem sich der Magnet im Verhältnis zum Rotor bewegen
soll, entsprechend der gewünschten Drehrichtung des Rotors. Der Magrn:t wird durch
den breiteren Teil 7 der beiden ihm dargebotenen Wege angezogen und damit so abgelenkt
(im Verhältnis zum Rotor), daß das Rad bestimmt in nur einer Richtung rotiert, und
zwar in der durch den Pfeil in Fig. 2 angezeigten Richtung.
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Bei dem Betriebe der in den Fig. i und 2 dargestellten Vorrichtung
veranlaßt die hin und her gehende bzw. Schwingbewegung des Magneten 6 den Rotor
i, bei jeder einzelnen hin und her gehenden Bewegung des den Magnet tragenden Teils
durch den Bereich einer Welle des Wellenpfades zu rotieren. Infolge der Form der
Anschlüsse zwischen dem Wellenpfad und seinen Verlängerungen erfolgt diese Bewegung
stets in der gleichen Drehrichtung des Rotors.
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Die Vorrichtung kann auch als Ankerhemmung verwendet werden, wobei
z. B. der Rotor durch eine Feder oder ein Gewicht angetrieben wird und seine Bewegung
durch die Schwingung der Zunge 2 oder durch ein Pendel oder durch eine sonstige,
den Magnet 6 tragende, schwingende Vorrichtung gesteuert wird. Falls die Vorrichtung
als Ankerhemmung gebraucht wird, verbessert die Form der Anschlüsse zwischen dem
Wellenpfad und seinen Verlängerungen (wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben)
die Wirkung und gestattet, die Vorrichtung wirksam bei einem niedrigeren Drehmoment
zu betreiben als es erforderlich wäre, wenn der Wellenpfad symmetrisch angeordnet
sein sollte.
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Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine andere Konstruktion des Rotors, bei
welcher die Teile 7a des Wellenpfades neben den Anschlußstellen der Verlängerungen
4 und 5 dicker ausgeführt sind als die Teile 80 an der anderen Seite der Anschlußstelle.
DerDickenunterschied der Teile 7a und 8a hat die gleiche Wirkung wie der Breitenunterschied
der Teile 7 und 8 in Fig. 2. Der Magnet 6 wird. bei seiner Rückkehr von jeder der
Verlängerungen 4 und 5 zum Wellen-
Pfad von den dickeren Teilen
7° angezogen und der Rotor dreht sich daher in Richtung des Pfeils der Fig. 3.
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Es ist klar, daß der Rotor auch in anderer Weise konstruiert werden
kann, um die erforderlicheAsymmetrie zu erhalten, welche den Magnet in der geeigneten
Richtung ablenken soll (im Verhältnis zum Rotor) entsprechend der gewünschten Drehrichtung
des Rotors. So z. 13. kann ein Rotor aus einem Werkstoff gleicher Stärke durch Treibarbeit
erhaben gestaltet werden, so daß der Teil des Wellenpfades auf einer Seite jeder
Anschlußstelle etwas höher liegt, mit dem Ergebnis, daß der Luftspalt zwischen Rotor
und Magnet 6, wenn der erhabene Teil des Wellenpfades (lern Magnet gegenüber liegt,
schmäler ist als der Luftspalt, wenn der Teil des Pfades auf der anderen Seite der
Anschlußstelle dem Magnet gegenüber liegt. Wenn der Magnet von jeder der Verlängerungen
zum Wellenpfad zurückkehrt, wird er von jenem Teil des Pfades angezogen, der den
schmäleren Luftspalt bildet. Somit ist der Rotor gezwungen, in der gewiinschten
Richtung zu rotieren.
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Die Änderungen in der Breite des Luftspaltes (oder in den unter Bezugnahme
auf die Fig. i und 2 beschriebenen Konstruktionen die Änderungen in der Breite oder
Dicke des den Wellenpfad bildenden Werkstoffes) bewirken Änderungen der im Spalt
aufgespeicherten Energie, indem die aufgespeicherte Energie während der Drehung
des Rotors abwechselnd vermehrt oder vermindert wird. Jede Energiezunahme (infolge
Zunahme der Spaltlänge oder einer Abnahme in Breite oder Dicke des aktiven Teils
des Wellenpfades) erfolgt zwangsläufig zu einer Zeit wo die Polfläche des mit dem
Wellenpfad zusammen arbeitenden Magneten sich längs eines Teils .des Pfades bewegt,
dem sie nicht ausweichen kann. Die auf diese Weise gespeicherte Energie wird verwendet,
um den Magneten in der gewünschten Richtung im Verhältnis zum Wellenpfad abzulenken,
wenn er eine Anschlußstelle bei seiner Rückkehr von einer der Verlängerungen zum
Wellenpfad erreicht.
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Die Anordnung der Vorrichtung wie in Fig. i gezeigt ist beträchtlicher
Änderungen fähig. Zum Beispiel kann der magnetische Wellenpfad durch ein magnetisches
Element gebildet werden, welches durch die Schwingvorrichtung getragen wird und
so gestaltet ist, daß es mit einem Magnet auf dem Rotor zusammen arbeitet. Der Wellenpfad
braucht nicht endlos zu sein, sondern kann sich über eine endliche Zahl von Wellenlängen
erstrecken, die so angeordnet sind, daß sie mit einer Reihe von Polstücken auf dem
Rotor zusammen arbeiten, die bei der Drehung des Rotors nacheinander in den Bereich
des Wellenpfades gelangen.
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Das magnetische Element, welches den Wellenpfad bildet oder das Element,
welches mit ihm zusammen arbeitet oder auch beide Elemente können permanenten Magnetismus
besitzen. Das magnetische Element kann aber auch durch eine magnetisierende Spule
oder einen Magneten von außen her polarisiert werden. Teile, die keinen Dauermagnetismus
besitzen, aber wechselndem Magnetfluß unterworfen sind, können aus verlustarmem
magnetischem Werkstoff hergestellt werden.