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Elektromagnetischer Schrittantrieb für polarisierte Nebenuhrwerke
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Schrittantrieb für polarisierte
Nebenuhrwerke und bezweckt eine möglichst einfache Ausbildung. Dies erreicht die
Erfindung dadurch, daß der Rotor ringförmig ausgebildet und längs seinem Umfange
mit Polen verschiedener Polarität ausgerüstet ist. Diese Pole können räumlich ausgeprägt
sein. Es ist aber auch möglich, daB die Pole dem Anker mit kreisförmigem Querschnitt
lediglich aufmagnetisiert sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung
sind in zwei verschiedenen Quersohnittsebenen je Pole gleicher Polarität vorgesehen
und die Pole der verschiedenen Querschnittse'benen um eine halbe Polteilung versetzt.
Die Erfindung eignet sich insbesondere für Anker, welche aus magnetisierbaren Teilchen
gepreßt sind. Hierbei kann ein im wesentlichen ringförmiger Ankerkörper nach Art
eines Rades mittels Speichen oder einer dünnen Scheibe mit der Achse verbunden sein.
Durch eine solche Ausbildung wird eine wesentliche Verringerung der Masse .des Ankers
ermöglicht, was sich auf die Antsprec'hempfind'lichkeit günstig auswirkt und auch
gestattet, das Uhrensystem ohne einen sogenannden Fanghebel zu betreiben, welcher
nach jedem Schritt den Anker und damit die Zeiger in der neuen Lage festhält: Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig.
i und a das Magnetsystem des Schrittantriebes in Draufsicht und Seitenansicht, Fig.
3 eine weitere Ausführungsform des Ankers, Fig. :l ein Magnetsystem mit vierpoligem
Rotor,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen solchen Rotor, Fig. 6 eine
andere Ausführungsform des Rotors in Ansicht, Fig. 7 eine weitere Ausführungsform
des Rotors in Ansicht, Fig.8 eine weitere Ausführungsform eines Magnetsystems mit
vierpoligem Anker, Fig.9 und: io zwei Ausführungsformen eines Magnetsystems mit
sechspoligem Anker.
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Der auf einer Achse i i (Fig. i) gelagerte, rotierende Anker 12 besitzt
an seinem Umfange nockenförmige Erhebungen 13 und 14. Die Erhebungen 13 liegen alle
in einer Querschn.ittsebene, während die Erhebungen 14 in einer anderen Querschnittsebene
angeordnet sind. Hierbei sind die Erhebungen 13 und 14 gegeneinander versetzt, so
daß eine Mantellinie des zylindrischen Ankers stets nur eine solche Erhebung schneidet.
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Die Erhebungen 13 und 14 sind mit verschiedener Polarität magnetisiert,
so daß beispielsweise die Erhebungen 13 ausschließlich Südpole und die Erhebungen
14 ausschließlich Nordpole - bilden. Das magnetische Feld sitzt im wesentlichen,
nur in der Mantelfläche 15 des Ankers. Die Verbindung dieser Mantelfläche zu der
Achse kann durch eine dünne Scheibe; Speiche od. dgl. bewirkt werden.
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Der Anker sitzt irr einem . Stator, der aus den Polschenkeln 16 und
17 sowie dem Kern 18 gebildet wird. Der Kern 18 trägt eine Erregerspule i9, welche
an ein Leitungsnetz angeschlossen werden kann, über welches nacheinander Impulse
wechselnder Stromrichtung ,gegeben werden. Dadurch wird abwechselnd der Polschenkel
16 zu einem Nordpol und der Polschenkel 17 zu einem Südpol magnetisiert, und umgekehrt.
Jeder Polschenkel 16 und 17 trägt j e drei ausgeprägte Pole, die in dem:; Abstand
einer Teilung der Nocken des Ankers angeordnet sind. Infolgedessen wird bei einem
Wechsel .der Stromrichtung jeweils ein Magnetpol der anderen Querschnittsebene vor
den Pol des Stators gezogen, und der Anker dreht sich um 30°, wenn wie in. Fig.
i je sechs Nord, und Südpole vorhanden sind. Durch entsprechend andere Ausbildung
des Stators und des Rotors kann der Schrittwinkel geändert werden. Der in Fig. i
und a dargestellte Rotor mit den in zwei Querschnittsebenen liegenden Magnetpolen
kann aus magnetisierbaren Teilchen fertig gepreßt werden, so daß eine weitere Formgebung
nicht erforderlich ist. Der Anker kann auch aus zwei, rad-, ring- oder scheibenförmigen
Körpern gebildet werden, die an ihren Berührungsflächen plan aufeinanderliegen.
Diese Ausbildung hat den Vorteil, daß der Anker aus magnetisierbarem Material gestanzt
werden kann, jedoch verbleibt zwischen den beiden Ankerteilen ein Luftspalt, der
die Leistung beeinträchtigt. Der in Fig. 3 dargestellte Anker 2o ist zylindrisch
ausgebildet, besitzt also keine ausgeprägten Pole. Dagegen sind die entsprechenden
Magnetpole 21 und 22- dem Körper aufmagnetisiert.. Hierzu eignet sich besonders
gut ein aus magnetisierbaren Teilchen gepreßter Ankerkörper. In diesem Falle kann
die Preßform einfacher gestaltet werden als bei der Anordnung nach Fig. i.
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Bei den in den. Fig. 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen ist
der Anker i i auf einer Achse 12 gelagert. Der Anker besitzt einen ringförmigen
Mantel 13, auf welchem sägezahnartige Pole wechselnder Polarität aufmagnetisi:ert
sind. Diese Pole sind in Fig.4 gestrichelt angedeutet und mit S und N bezeichnet.
Der Stator 14 trägt Polstücke 15 und 16, welche im .Abstand einer Polteilung des
Ankers dem Ankerumfang gegenüberstehen. Die Wicklung 17 bewirkt unter dem Einfluß
von Stromimpulsen wechselnder Richtung die Erregung der Pole 15 und r6 abwechselnd
mit Nord- und Südmagnetismus. Hierbei wird der Anker jeweils um eine Polteilung,
d. 'h. um 9o°, gedreht. Durch die sägezahnartige Magnetisierung ,der Ankerpole erstrecken
sich diese bei stets größer werdendem Luftspalt über die gesamte Polteilung des
Ankers. Während also in dem gezeigten Beispiel der Ankersüdpol durch den geringen
Luftspalt vorherrschend unter dem Einfluß des Statornordpols steht, steht derselbe
Pol mit seinem anderen Ende bereits unter dem infolge des vergrößerten Luftspaltes
allerdings noch geringen Einfluß des Statorsüdpols. Bei der nun folgenden Ummagnetisierung
des Stators werden, also sofort beide Pole wirksam. Der Nordpol des Ankers wird
durch den gleichnamigen Pol des Stators abgestoßen, während derselbe Pol auf Deng
Südpol des Ankers im Sinne der Drehrichtung entsprechend denn immer kleiner werdenden
Luftspalt in immer stärkerem Maße einwirkt. Hierdurch wird die Drehrichtung eindeutig
im Sinne des Pfeiles 18 festgelegt. An Stelle des kreiszylindrischen Ankers nach
Fig. 4 kann auch ein Anker mit ausgeprägten Polen gemäß, Fig. 5 Anwendung finden:
Der äußere Umfang der Mantelfläche i9 dieses Ankers ist hierbei sägezahnartig abgesetzt.
Die einzelnen Zähne sind mit Polen wechselnder Polarität magnetisiert. Der Anker
kann auch gemäß der in Fig. 7 dargestellten Anordnung als massive Seheibe ausgebildet
werden. Die Magnetisierung isst in Fig.7 punktiert eingezeichnet. Wie ersichtlich,
verläuft das magnetische Feld 21 ausschließlich in dem äußeren Umfang der Scheibe,
so daß die massive Ausbildung unnötig die Masse des Ankers vergrößert.
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Die Anker können mit: Vorteil aus magnetis@ierbaren Teilchen gepreßt
werden. Auch sind gesin, terte Magnetkörper bei der in Fig. 8 dargestellten Anordnung
verwendbar. Dabei sind die Pole 22 und 23 des Stators 24 mit je einem Ansatz 25
bzw. 26 ausgerüstet, dem sich der in der Drehrichtung folgende Pol des Rotors mit
abnehmender Luftspaltbreite entgegenstreckt. Der Anker 27 ist wieder ringförmig
ausgebildet, und ihm sind, wie irr der Zeichnung punktiert angedeutet; vier Pole
Nord und Süd aufmagnetisiert. Die Drehrichtung wird in diesem Falle durch die Annäherung
des Polansatzes 25 bzw. 26 an den nächsten Pol des Rotors bestimmt, wobei selbstverständlich
der
Luftspalt zwischen dem Polansatz und dem Anker größer ist als
der Luftspalt unter dem Pol selbst, damit die Endstellung des Ankers unter einem
Pol eindeutig fixiert ist.
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Fig.9 zeigt eine der Fig. 4 entsprechende Ausbildung des Stators für
die Verwendung von sechspoligen Ankern. Jeder Schenkel 30 und 31
trägt
zwei Polansätze. Die Polansätze 32 und 33 liegen im Abstand von zwei Polteilungen
des Ankers voneinander, so daB ihnen stets gleichnamige Pole gegenüberstehen. In,
entsprechender Weise liegen die Pole der anderen Polarität vor den Ansätzen 34 und
35 des Polschenkels 31. Bei der Anordnung nach Fig. 9 sind die Pole des Ankers 37
sägezahnartig magnetisiert, ähnlich wie dies bei der Ausführung nach Abb.4 der Fall
ist. Bei der Anordnung nach Fig. io sind die Pole des Ankers 38 in gewöhnlicher
Weise punktförmig magnetisiert. Dementsprechend' haben die Polstücke 39, 40, 41
und 42 der beiden. Schenkel 43, 44 des Stators Ansätze, die den in der Drehrichtung
folgenden Polen des Ankers sich nähern. Diese Ausbildung entspricht der in Fig.
8 gezeigten. Anordnung.