DE914837C - Magnetische Hemmungsvorrichtung - Google Patents

Magnetische Hemmungsvorrichtung

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DE914837C
DE914837C DEP24333D DEP0024333D DE914837C DE 914837 C DE914837 C DE 914837C DE P24333 D DEP24333 D DE P24333D DE P0024333 D DEP0024333 D DE P0024333D DE 914837 C DE914837 C DE 914837C
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pole
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DEP24333D
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Cecil Frank Clifford
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C5/00Electric or magnetic means for converting oscillatory to rotary motion in time-pieces, i.e. electric or magnetic escapements
    • G04C5/005Magnetic or electromagnetic means

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  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

  • Magnetische Hemmungsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine magnetische Hemmung, beispielsweise für Zeitmesser, bei der die Drehzahl eines fremd angetriebenen Drehkörpers von einem lediglich magnetisch mit ihm gekoppelten Schwingkörper entsprechend dessen Eigenfrequenz gesteuert wird.
  • Erfindungsgemäß wird von einem dieser beiden Körper mindestens ein Magnetpol gebildet und auf dem anderen eine in sich geschlossene (endlose) Wellenbahn aus magnetisierbarem Werkstoff angeordnet, deren Gestalt im wesentlichen dem geometrischen Ort der Projektion des Magnetpols des einen Körpers auf den anderen während ihrer Bewegungen entspricht. Dabei kann einer der beiden magnetisch gekoppelten Körper als permanenter Magnet ausgebildet sein, unter Umständen auch beide. Der fremd angetriebene Drehteil und der Schwingteil sind so zueinander angeordnet, daß bei ihrer Bewegung der Pol oder die Pole des einen Körpers entsprechend der Eigenfrequenz des Schwingteiles durch die magnetisierbare Wellenbahn gehemmt werden und der Schwingteil seinerseits Impulse erhält, welche seine Schwingbewegung aufrechterhalten.
  • Vorteilhaft ist es, die miteinander magnetisch gekoppelten Teile oder mindestens einen von ihnen so auszubilden, daß während ihrer gesamten Bewegung zueinander ein gleichbleibender Luftspalt aufrechterhalten wird. In Einzelfällen kann es vorteilhaft sein, auch die magnetische Reluktanz während der gegenseitigen Bewegung der Körper gleichförmig zu gestalten. Unter Umständen jedoch kann vorzuziehen sein, die Teile so zu gestalten, daß die Reluktanz an den Umkehrpunkten der Bewegung des Schwingkörpers sich verringert, so daß betont Ruhelagen des schwingenden Körpers an diesen Stellen eintreten. Ist damit zu rechnen, daß de: schwingende Körper unter Umständen über seine normale Schwingweite hinaus ausschlägt, dann sind vorzugsweise an den Scheiteln der Wellenbahn Verlängerungen anzuordnen, welche eine Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden magnetischen Kopplung ermöglichen. Da die magnetisierbaren Teile der Vorrichtung einer häufigen Änderung des Magnetflusses unterworfen sind, ist es vorteilhaft, sie aus einem Werkstoff mit niedrigem Hysteresisverlust auszubilden.
  • Mit Rücksicht darauf, daß die magnetische Kopplung unter besonderen Umständen zeitweilig aussetzen kann, werden erfindungsgemäß mindestens an einem der beiden gegeneinander arbeitenden Teile Sperrmittel angeordnet, die einen freien Lauf des Drehkörpers unterbinden.
  • Die Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden besser durch Ausführungsbeispiele erläutert. Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind daher durch die Zeichnungen schematisch veranschaulicht.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. i ist der Schwingkörper der Hemmung ein Pendel a, das um die Schneide b eines messerartigen Lagerstückes schwingt. Es enthält einen Block c aus nichtmagnetischem Werkstoff mit einer zylindrischen Ausnehmung, in der ein in sieh geschlossener (endloser) wellenförmiger magnetischer Leiter d eingebettet ist. Er enthält acht vollständige, etwa sinusförmige Wellen. Der fremd angetriebene Drehteil ist ein sternförmiger Magnet e, der innerhalb des Zylinders derart gelagert ist, daß seine Welle mit diesem gleichachsig liegt, wenn sich das Pendel in seiner mittleren Lage befindet. Er hat acht Pole e1, e2 von abwechselnder Polarität, so daß jeder von ihnen einer Welle der Wellenbahn des Leiters d zugeordnet ist.
  • Wenn gleichzeitig der Drehkörper umläuft und das Pendel schwingt, können demnach die einzelnen Pole den ihnen zugeordneten Wellenzügen folgen, und die magnetische Kopplung zwischen ihnen und der Wellenbahn hemmt den freien Lauf des Drehkörpers.
  • Da die Ebene des Drehkörpers stets senkrecht steht, das Pendel dagegen wechselnde Schräglagen zu ihr einnimmt, ist die Gestalt der Wellenbahn d so ausgebildet, daß die Amplitude der Wellen oben in der Nähe der Schwingachse des Pendels kleiner ist und sich proportional zur Entfernung von dieser vergrößert, so daß die Abstände der Pole von den Wellenzügen gleichbleiben. Diese Maßnahme ist vorteilhaft, wegen der Elastizität der magnetischen Kopplung jedoch nicht in allen Fällen nötig.
  • Eine weitere vorteilhafte Maßnahme zur Erzielung eines gleichbleibenden Luftspaltes ist im Schnitt in Fig. i A gezeigt. Hiernach erhält der Zylindermantel, auf dem der Leiter d liegt, eine bogenförmige Achse d', so daß die Pole des sternförmigen Magneten e dem schwingenden Leiter in allen Lagen desselben gleich nahe sind.
  • Wenn die Vorrichtung arbeitet, wird die Drehung des sternförmigen Magneten durch die Eigenfrequenz des Pendels gesteuert. Ist die Wellenform des Leiters eine wirkliche Sinuswelle und die Amplitude der Pendelschwingung genau die gleiche wie die Amplitude dieser Welle, dann wird die Drehung des Sternrades e im wesentlichen von gleichbleibender Geschwindigkeit sein. Ist jedoch die Amplitude der Pendelschwingung ein wenig größer (was sein kann), dann wird bei jeder Umkehr der Pendelbewegung eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Sternrades eintreten.
  • Die Hemmung ist mechanisch reibungslos, frei von Abnutzung und arbeitet ohne Geräusch. Die auf den magnetischen Leiter d durch das Sternrad ausgeübte Kraft wird die Pendelschwingung weich anregen, indem sie ihr, in jeder Bewegungsrichtung einen Impuls gibt, während das schräge Stück des wellenförmigen magnetischen Leiters durchlaufen wird, wogegen jeder Neigung zur Übererregung der Schwingung durch Vermehrung der magnetischen Verluste proportional mit der Überamplitude der Schwingung entgegengewirkt wird, so daß diese Verluste die Schzdingungsamplitude dann so verringern, daß sie im wesentlichen der vorgesehenen Wellenbahn folgt.
  • Bei einem anderen Beispiel der Erfindung ist, wie in Fig. 2 veranschaulicht, in einem hohlen feststehenden Zylinder f' aus nichtmagnetischem Werkstoff ein magnetisierbarer Draht f angeordnet, der wieder eine sinusartige Wellenform zeigt. Innerhalb des Zylinders läuft auf einer fremd angetriebenen Welle ä ein Drehkörper, der an den Enden federnder Speichen 1i von flachem Querschnitt permanente Magneten 1a trägt. Das ermöglicht eine Schwingung der Speichen in der Ebene der Welle, wie durch die Pfeile 1a2 veranschaulicht.
  • Offensichtlich arbeitet die Vorrichtung nach Fig. 2 grundsätzlich unter der gleichen Wirkung wie die zuerst beschriebene . Vorrichtung, da die Magnetanordnung, während sie sich langsam dreht, im wesentlichen entsprechend der natürlichen Frequenz ihrer Federvorrichtung und ihres eigenen Trägheitsmomentes, der Sinuskurve des Zylinders folgend, schwingen wird. Das Gehäuse ist zweckmäßig leicht tonnenförmig ausgebildet, so daß es sich der bogenförmigen Bahn der Magnetenden anpaßt.
  • Das Pendel i der Fig. 3 und q. besitzt einen kastenförmigen Magneten il mit Nord- und Südpolen i2 und i3. Diesen Polen ist eine fremd angetriebene Drehscheibe j mit magnetisierbarer wellenförmiger Umrißkante zugeordnet. Beim Schwingen des Pendels folgen die Pole i2, i3 den Wellen des magnetischen Leiters. Das Arbeitsprinzip ist das gleiche wie vorher. Das Pendel erhält durch die auf die Scheibe ausgeübte Drehungskraft Impulse, während- die Umlaufgeschwindigkeit der Scheibe durch die Frequenz des Pendels gesteuert wird.
  • Nach Fig. 5 enthält das Pendel k einen C-förmigen Magneten k1, dessen Pole magnetisch mit einem wellenförmigen Leiter ni gekoppelt sind, der auf einem um eine Welle nil drehbaren Zylinder liegt. Bei diesem Beispiel besitzt der wellenförmige magnetische Leiter Verlängerungen nie an den Wellenscheiteln, die eine größere Änderung der Schwingungsausschläge des Pendels zulassen.
  • Die in Fig. 6 gezeigte Hemmung enthält ein Paar permanenter Magneten ii, die mit entgegengesetzten Polen auf einer magnetisch leitenden Grundplatte befestigt sind und an den freien Polen federnde Zungen n.1 aus magnetisch leitendem Werkstoff tragen. Die beiden Magneten wirken gemeinsam als ein Magnet, der zwischen den Zungenspitzen ein Magnetfeld erzeugt. In diesem Feld läuft als fremd angetriebener Drehkörper eine flache Drehscheibe o aus magnetisierbarem Werkstoff mit wellenförmigem Rand. Offensichtlich wird die Drehzahl der Scheibe durch die Eigenschwingungsfrequenz der Zungen gesteuert.
  • Bei der Vorrichtung nach Fig. 7 liegt als fremd angetriebener Drehkörper p ein -zweipoliger permanenter Magnet innerhalb eines wellenförmigen magnetisierbaren Leiters q, der drei vollständige Sinuswellen aufweist und so gelagert ist, daß er um einen Durchmesser seiner Mittelebene schwingen kann. Seine Schwingungsfrequenz wird durch eine Unruhfeder q1 bestimmt. Wie bei dem Beispiel der Fig. i sind die Amplituden der Wellen des wellenförmigen Leiters proportional der Entfernung von der Schwingachse. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist im Prinzip die gleiche.
  • Die Vorrichtung nach Fig. 8 zeigt einen rechteckigen federnden Rahmen r. An den Mitten seiner Längsseiten ist ein wellenförmiger Ring r1 aus magnetisierbarem Stoff befestigt. Innerhalb desselben läuft ein fremd angetriebener sternförmiger Drehkörper s, dessen Pole magnetisch mit dem wellenförmigen inneren Umfang r2 des Ringes gekoppelt sind. Beim Arbeiten der Vorrichtung schwingt der ganze Ring r1 senkrecht auf und ab und steuert die Drehung des sternförmigen Drehkörpers s. Umgekehrt gibt dies dem schwingenden System die Impulse und hält die Schwingung aufrecht.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig.9 ist ein Hemmungshebel t vorgesehen, dessen eines Ende in üblicher Weise mechanisch mit einem Unruhreifen ii verbunden ist, während das andere einen nichtmagnetisierbaren Zylinder mit einem wellenförmigen magnetischen Leiter t1 trägt. Innerhalb des Leiters t1 läuft als Drehkörper ein Sternrad v auf einer Welle v1 und wird durch übliche Mittel angetrieben. In Fig. 9 A ist ein Pol v2 des Sternrades v gezeigt, der im Verhältnis zu der wellenförmigen magnetischen Bahn eine beträchtliche Breite hat. Die Wirkung solcher Abmessungen ist, daß der Pol, wenn er sich, wie mit gestrichelten Linien gezeigt, an einem Scheitelpunkt der Wellenbahn befindet, von einer größeren Länge des wellenförmigen Leiters magnetisch beeinflußt wird, als wenn er sich in einer Mittellage befindet, wie sie in vollen Linien gezeichnet ist. Dementsprechend wird an den Bahnscheiteln eine Verringerung des magnetischen Widerstandes (Reluktanz) zwischen dem Pol und dem wellenförmigen Leiter auftreten sowie eine Neigung, den Hebel in dieser Lage zu halten, bis durch das Moment des Unruhreifens seine Rückbewegung eingeleitet wird. Die schwingende Unruhe erhält wie bei allen beschriebenen Beispielen ihre Impulse durch die magnetische Kopplung des Hebels mit den Polen des sternförmigen Rades v, wenn jene den schrägen Teilen der wellenförmigen magnetischen Bahn folgen.
  • Der wellenförmige magnetische Leiter w der Fig. io und ioA ist in der inneren Wandung eines Zylinders w1 von Messing oder anderem nichtmagnetischem Werkstoff eingebettet. Auf der inneren Oberfläche dieses Zylinders sind Längsrippen x in versetzter Anordnung vorgesehen, welche die Pole mechanisch festhalten, sobald sie der wellenförmigen Bahn nicht mehr folgen. So verhindern sie mechanisch eine Drehung der Pole, wenn diese die magnetische Bahn verlassen. Bei der üblichen Arbeit der Vorrichtung kommt diese mechanische Sperrung jedoch nicht zur Wirkung.
  • Nach Fig. i i hat die wellenförmige Bahn y kanalartigen Querschnitt und ist permanent magnetisch, so daß ihre Kanten Dauerpole bilden. Eine solche Bahn kann auf verschiedene Art und Weise Verwendung finden, beispielsweise bei der Anordnung der Fig. i. In diesem Fall würde das Sternrad e nicht permanent magnetisch sein, oder es würde mit zusätzlichen magnetisierbaren, z. B. U-förmigen Endstücken versehen werden, wenn eine stärkere magnetische Kopplung mit den magnetischen Kanten gewünscht wird.
  • Der Erfindungsgedanke gestattet auch andere Ausführungsformen. Beispielsweise kann ein außen, am Schwingteil, angebrachter Magnet mit einer magnetischen Sinuswelle auf der äußeren Oberfläche eines durch Feder angetriebenen Zylinders zusammenarbeiten. Vorteilhaft kann es in einigen Fällen auch sein, daß die in den verschiedenen Figuren gezeigten Magneten axial und nicht radial magnetisiert werden.
  • Wenn auch eine Sinuskurve eine im wesentlichen weiche oder gleichmäßige Hemmwirkung hervorruft, ist die Erfindung nicht auf sie beschränkt, da die Wellenform im Bedarfsfall so verändert werden kann, daß sie anderen besonderen Bedingungen entspricht, ohne daß der Erfindungsgedanke verlassen wird. Ebenso können auch die Durchbildungen in anderen Einzelheiten abgeändert werden.
  • In allen Fällen werden die magnetischen Teile, in denen der magnetische Fluß einer Veränderung unterworfen ist, sei es hinsichtlich einer Änderung seiner Dichte oder seiner Richtung, zweckmäßig aus einem Werkstoff mit niedrigem Hysteresisverlust hergestellt, der in verschiedener Ausführungsform bekannt ist und mit solchen Eigenschaften hergestellt wird.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Magnetische Hemmung, bei der die Drehzahl eines fremd angetriebenen Drehkörpers bzw. Dreh-Schwing-Körpers von einem lediglich magnetisch mit ihm gekoppelten Schwingkörper bzw. feststehenden Körper entsprechend der Eigenfrequenz der Schwingung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer dieser Körper mindestens einen Magnetpol und der andere Körper eine in sich zurückkehrende Wellenbahn aufweist, wobei entweder einer dieser Teile oder beide permanentmagnetisch sind oder aus magnetischem Werkstofft bestehen und die Gestalt der Wellenbahn im wesentlichen dem geometrischen Ort der Projektion des Magnetpols während der Bewegung der Körper zueinander entspricht.
  2. 2. Magnetische Hemmungsvorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Wellenbahn sich proportional zu ihrem Abstand von der Schwingachse ändert (Fig. 2). 3.
  3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch miteinander gekoppelten Teile so ausgebildet und zueinander angeordnet sind, daß ein gleichmäßiger Luftspalt aufrechterhalten wird, wenn die Pole sich entlang der Wellenbahn bewegen (Fig. i und i A). q..
  4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch miteinander gekoppelten Teile so ausgebildet und zueinander angeordnet sind, daß die magnetische Reluktanz zwischen dem Pol bzw. den Polen und der Wellenbahn bei allen Arbeitsstellungen im wesentlichen gleichbleibend ist (Fig. i bis 9).
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch miteinander gekoppelten Teile so ausgebildet und angeordnet sind, daß an den Umkehrpunkten der Schwingung des Schwingkörpers (v2) eine Änderung der Reluktanz eintritt (Fig. 9A).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Verlängerungen (m2) an den Scheiteln der Wellenbahn (m) zur Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden magnetischen Kopplung bei Schwingausschlägen, die über die normale Amplitude der Welle hinausgehen (Fig. 5).
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch i bzw, den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß magnetisch gekoppelte Teile, die einer Änderung des Magnetflusses unterworfen sind, aus einem Werkstoff mit niedrigem Hysteresisverlust bestehen. B. Vorrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch mechanische Sperrmittel (z. B. Rippen in Fig. i o, ioA) zum Unterbinden einer freien Drehung des Drehkörpers beim Aussetzen der magnetischen Kopplung.
DEP24333D 1939-04-18 1948-12-10 Magnetische Hemmungsvorrichtung Expired DE914837C (de)

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