DE2620858A1

DE2620858A1 - Elektromagnetische antriebsanordnung fuer eine elektrische uhr

Info

Publication number: DE2620858A1
Application number: DE19762620858
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kitai; Masuo Ogihara; Kozo Sato; Nobuo Shinozaki
Original assignee: Seiko Koki KK
Current assignee: Seiko Koki KK
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1976-11-25
Also published as: GB1513633A; US4097755A

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH. D - UNTERPFAFFENHOFEN, POSTFACH

TELEX: 52 J73O Meine Akte* S-3909

Anmelder: Seiko Koki Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

* Elektromagnetische Antriebsanordnung für eine elektrische Uhr

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Antriebsanordnung für eine elektrische Uhr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei derartigen Antriebsanordnungen wird ein meist ein mit Magnetpolen versehener Rotor mittels einer kern- oder eisenlosen Feldspule angetrieben. Elektromagnetische Antriebsanordnungen des Standes der Technik, die insbesondere für elektrische Uhren Anwendung finden, bestehen üblicherweise aus einer Anzahl von Bauelementen, die den Synchronmotor bilden und eine Baueinheit darstellen, während eine Zahnradanordnung, die die Ausgangsleistung des Synchronmotors überträgt, ebenfalls eine Baueinheit bildet, und diese Baueinheiten entsprechend mittels Verbindungselementen, wie z.B. Schrauben oder dergleichen, verbunden sind.

Bei solchen Antriebsanordnungen muß eine Grund- oder Bodenplatte für jede Baueinheit vorgesehen werden, und außerdem sind Verbindungselemente zur Befestigung der entsprechenden Baueinheit

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erforderlich, so daß nicht nur die Anzahl der Bauteile sich erhöht, sondern sich auch ein wirtschaftlicher Nachteil aufgrund
der steigenden Anzahl der erforderlichen Einbauvorgänge sowie
des für die Unterbringung dieser offensichtlich unnötigen Bauelemente erforderlichen großen Raumbedarfs ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine insbesondere für eine elektrische Uhr verwendbare elektromagnetische Antriebsanordnung zu schaffen, bei der außer der Vermeidung der genannten Nachteile hinsichtlich des Aufbaus einer solchen Antriebsanordnung die Bestimmung der Richtung des von der Feldspule erzeugten Magnetfeldes erleichtert und die Verbindung der Ausgangswelle des Antriebs mit der Zahnradanordnung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird somit eine einfache und lediglich
einen geringen Raumbedarf aufweisende elektromagnetische Antriebsanordnung vorgeschlagen, bei der ein mit Magnetpolen versehener Rotor drehbar innerhalb eines von einer kernlosen Feldspule erzeugten Magnetfeldes angeordnet¹U^d eine Ausgangsleistung abgibt, wobei eine Grund- oder Bodenplatte den Rotor drehbar lagert und zusammen mit einem Spulenkörper, auf den die Feldspule aufgewikkelt ist,- raumsparend und einfach angeordnet ist, wodurch ein sehr kompakter Aufbau erzielt und Kraftübertragungsverluste weitestgehend reduziert werden.

Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2 zeigt teilweise eine Draufsicht der Anordnung gemäß Fig. 1.

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Fig. 3 zeigt teilweise eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 ist ein Querschnitt der Anordnung gemäß Fig. 4. Fig. 6 ist eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 4.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 ist ein Querschnitt der Anordnung gemäß Fig. 7.

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des bei der Anordnung gemäß Fig. 7 verwendeten Spulenkörpers.

Fig. 10 zeigt teilweise im Querschnitt eine vierte Ausführung sform der Erfindung.

Die in den Fig. 1-3 veranschaulichte Äusführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Uhr und verwendet e inen Synchronmotor.

Zunächst soll dieser Synchronmotor beschrieben werden. Mit L ist eine kern- oder eisehlose, Drahtwicklungen aufweisende Feldspule bezeichnet, innerhalb der ein zwei Magnetpole N und S aufweisender magnetisierter Antriebsrotor auf einer Welle 3 drehbar angeordnet ist. Außerdem ist ein ebenfalls zwei Magnetpole N und S aufweisender magnetisierter Zusatzrotor 16 drehbar auf einer Welle 9 angeordnet, und zwar an einer Position, die um einen bestimmten Winkel gegenüber der Hauptrichtung des Magnetfeldes der Spule L verschoben ist. im statischen Zustand bzw. Ruhezustand nehmen die entsprechenden Magnetpole dieser Rotoren eine Stellung ein, die auf einer die entsprechenden Wellen 8, 9 verbindenden Linie liegt. Wenn in diesem Zustand ein Wechselstromimpuls der Spule L zugeführt wird, dreht sich der Antriebsrotor 15 bei einem jeden Impuls in Uhrzeigerrichtung um 180°, während sich der Zusatzrotor 16 entsprechend der magnetischen Anziehung

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bzw. Kopplung zum Antriebsrotor 15 in Gegenuhrzeigerrichtung um 180° dreht.

Wie dem Querschnitt gemäß Fig. 1 zu entnehmen ist, ist in einem Gehäuse 1 eine hervorstehende Auflage 2 vorgesehen, an der mittels einer Schraube 4 eine Zwischenplatte 3 befestigt ist, die wiederum eine Stütze 5 hält, wobei eine obere Platte 6 an der Stütze 5 mittels einer Schraube 7 befestigt ist. Wellen 8, 9, 10 sowie eine Sekundenzeigerwelle 11 sind drehbar in der oberen Platte 6 und der Zwischenplatte 3 gelagert, während ein Minutenzeiger rohr 12 und ein Stundenzeigerrohr 13 koaxial zu der Sekundenzeigerwelle 11 drehbar in dem Gehäuse 1 gelagert sind und eine Welle 14 in das Gehäuse 1 eingepaßt ist. An der Welle 8 ist der bereits erwähnte Antriebsrotorl5 befestigt. Wie die um den Antriebsrotor 15 herum angeordnete Spule L eingebaut wird, soll nun mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben werden.

Die obere Platte 6 und die Zwischenplatte 3 sind mit dünnen Armen 6a, 3a versehen, damit ein Spulenkörper 35 für die Spule L eingefügt werden kann, in dessen Mittelteil der Antriebsrotor 15 drehbar angeordnet ist. Am Ansatz dieser Arme 6a, 6b sind Anschlagflächen ausgebildet, auf die die Endflächen des Spulenkörpers 35 entsprechend auftreffen, und an den Enden der Arme sind Aussparungen 6c, 3c sowie hervorstehende Einpaßteile 6d, 3d, die die Aussparungen verengen, vorgesehen. Das Mittelteil des aus Kunstharz bestehenden Spulenkörpers 35 bildet einen rechteckigen Hohlräum, dessen Breite ein wenig größer ist als diejenige der Arme 6a, 3a. der Platten 6, 3, wobei ein Ende des Hohlraums weit geöffnet und das andere Ende von einer Wand 35b mit vier kleinen Lachern 35a verdeckt, ist. Zwei der kleinen Löcher bilden jeweils ein Paar, und ein Arm 35c ist zwischen den entsprechenden Paaren ausgebildet, wobei die Innenabmessungen der Löcher 35a, sowie der Löcher 35a₂ ein wenig geringer sind als die Innenabmessungen der oberen Platte 6 und der Zwischenplatte .3. Wenn der derart ausgebildete Spulenkörper 35 in die Arme 6a, 3a der oberen Platte und der Zwischenplatte eingesetzt wird, wird

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die Richtung des von der Spule L erzeugten Magnetfeldes durch die von den Armen 6a, 3a geführte Innenwand des Spulenkörpers 35 bestimmt. Beim weiteren Einfügen des Spulenkörpers 35 greifen die Enden der Arme 6a, 3a der oberen Platte und der Zwischenplatte in die kleinen Löcher 35Sw 35a_ in der Wand 35b des Spulenkörper 35 ein. Bei weiterem Einführen gleitet der Arm 35c des Spulenkörpers 3 5 über die an den Armen der oberen Platte und der Zwischenplatte vorgesehenen Einpaßteile 6d, 3d, erfährt eine leichte Deformierung und kommt zum Stillstand, wenn die Endflächen des Spulenkörpers auf die entsprechenden Anschlagflächen 6b, 3b treffen. Zu diesem Zeitpunkt verhindern die Zwischenräume der oberen Platte 6 und der Zwischenplatte 3, daß die Platten eine Deformation in der oberen oder unteren Richtung erfahren, da die entsprechenden Enden mittels der kleinen Löcher 35a.. , 35a in der Wand 35b des Spulenkörpers geführt und gehalten werden, so daß eine gleichmäßige Arbeitsweise des Antriebsrotors 15 gewährleistet bleibt. Auf diese Weise wird der Spulenkörper der Spule L an der unteren Platte 6 und der Zwischenplatte 3 befestigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 soll nun der Aufbau der mit dem Antriebsrotor 15 verbundenen Zahnradanordnung beschrieben werden.

An der Welle 9 sind der bereits erwähnte Zusatzrotor 16 und außerdem ein erstes Antriebszahnrad 17 befestigt. An der Welle 10 sind ein zweites Antriebszahnrad 18 sowie ein erstes Zwischenzahnrad 19 angebracht, das mit dem ersten Antriebszahnrad 17 in Eingriff steht. Ferner sind an der Sekundenzeigerwelle 11 ein Sekundenrad 20, das mit dem zweiten Antriebszahnrad 18 in Eingriff steht, sowie ein drittes Antriebszahnrad 21 befestigt, wobei die Sekundenzeigerwelle 11 durch das Minutenzeigerrohr 12 verläuft und einen an ihrem Ende befestigten Sekundenzeiger trägt. Mit dem dritten Antriebszahnrad 21 steht ein zweites Zwischenzahnrad 24 in Eingriff, an dem ein viertes Antriebszahnrad 23 befestigt ist, das die Welle 14 drehbar zentriert. Mit dem

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vierten Antriebszahnrad 23 steht ein Minutenrad 26 in Eingriff. Das Minutenrad 26 weist ein fünftes Äntriebszahnrad 25 auf, an dem ein rohrartig ausgebildetes Minutenzeigerrohr 12 befestigt ist, wobei das Minutenrad 26 das Minutenzeigerrohr 12 drehbar zentriert. Am Ende des Minutenzeigerrohrs 12 ist ein Minutenzeiger befestigt. Mit dem fünften Antriebszahnrad 25 steht ein drittes Zwischenzahnrad 30 in Eingriff, das die Welle 14 drehbar zentriert und mit einem sechsten Antriebszahnrad 29 versehen ist.

Ein. an dem Stundenzeigerrohr 13 befestigtes Stundenrad 31 steht in Eingriff mit dem sechsten Antriebszahnrad 29. Das Stundenzeigerrohr 13 ist rohrartig ausgebildet und trägt an seinem Ende einen Stundenzeiger 33, wobei der Außendurchmesser des Stundenzeiger rohr s 13 von dem Gehäuse 1 geführt wird und das Minutenzeigerrohr 12 im Inneren des Stundenzeigerrohrs 13 verläuft. Die Drehung des Antriebsrotors 15 des erwähnten Synchronmotors wird auf den Sekundenzeiger 22, den Minutenzeiger 28 und den Stundenzeiger 33 über die beschriebene Zahnradanordnung übertragen.

Bei der in den Fig. 4, 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung ist, verglichen zu der ersten Ausführungsform der Erfindung, lediglich der Aufbau des Synchronmotors modifiziert, während die auf das an dem Antriebsrotor 115 befestigte erste Antriebszahnrad 117 folgende Zahnradanordnung in der gleichen Weise, wie voraufgehend beschrieben, für eine elektrische Uhr Verwendung finden kann, so daß im folgenden lediglich die unterschiedlichen Teile beschrieben werden sollen.

In gleicher Weise, wie bei der voraufgehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung, sind eine obere Platte 106 und eine Zwischenplatte 103 mit jeweiligen dünnen Armen 106a, lO3a vorgesehen, um den Spulenkörper 135 der Spule L aufzunehmen, in dessen Mittelteil ein magnetisierter Antriebsrotor 115 mit an seinem Rand ausgebildeten NOrdpolen und Südpolen drehbar gelagert ist. Darüberhinaus sind am Arm 103a der Zwischenplatte Zusatz—

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Magnetpole 136 angebracht, die sich im statischen Zustand des Antriebsrotors 115 an einer Position befinden, die gegenüber der Hauptrichtung des von der Spule L erzeugten Magnetfeldes um einen bestimmten Winkel verschoben ist.

An den Ansätzen der oberen Platte 106 und der Zwischenplatte 103 sind Anschlagflachen für den Spulenkörper 135 ausgebildet, während gleichzeitig sich an den Enden der Arme 106a, 103a rechteckige Löcher lO6c, 103c befinden. Außerdem ist das Mittelteil des aus Kunstharz bestehenden Spulenkörpers 135 als Hohlraum ausgebildet,in.dem eine Führungsnut zur Aufwärts- und Abwärtsführung der Arme lO6a, 103a ausgebildet ist. An einer Endfläche des Spulenkörpers 135 sind zwei Einpaßarme 135b ausgebildet, während an der den entsprechenden Armen gegenüberliegenden Fläche VorSprünge 135c vorgesehen sind. Wenn der derart ausgestaltete Spulenkörper 135 in die Arme 106a, lO3a der oberen Platte und der mittleren Platte eingeführt wird, liegt die Führungsnut 135a des Spulenkörpers an den Seitenflächen der Arme 106a, 103a an, wodurch die Richtung des von der Spule L erzeugten Magnetfeldes bestimmt ist. Wenn der Spulenkörper 135 weiter eingedrückt wird, treffen die an den Einpaßarmen des Spulenkörpers vorgesehenen Vorsprünge 135c auf die obere Platte 106 und die Zwischenplatte 103 und gelangen durch Ablenkung der Einpaßarme 135b auf die entsprechenden Plattenoberflächen.

Wird daraufhin der Spulenkörper 135 weiter eingedrückt,' so trifft die Endfläche des Spulenkörpers auf die Anschlagflächen 106b, 103b der oberen Platte und der Zwischenplatte, und gleichzeitig greift der Vorsprung 135b in die rechteckigen Löcher 106c, 103c ein, die in der oberen Platte und der Zwischenplatte vorgesehen sind. Auf diese Weise wird die Spule L an der oberen Platte und der Zwischenplatte befestigt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht der Synchronmotor aus dem Antriebsrotor 115, den Zusatzpolen 136 und der kernlosen Feldspule L, so daß der Antriebsrotor 115 in Drehung versetzt wird, wenn ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird.

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Wird ein erstes Antriebszahnrad 117 an der Welle 108 des Antriebsrotors 115 befestigt und die bereits beschriebene Zahnradanordnung in Eingriff mit diesem ersten Antriebszahnrad 117 gebracht, so ergibt sich eine elektromagnetische Antriebsanordnung für eine elektrische Uhr, die ähnlich der voraufgehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist.

Bei der in den Fig. 7-9 beschriebenen dritten Ausführungsform der Erfindung ist nur der Aufbau des Spulenkörpers, verglichen mit der ersten Ausführungsform der Erfindung, unterschiedlich, und da die auf den Antriebsrotor 215 folgende Zahnradanordnung vollständig die gleiche ist, soll ihre Beschreibung hier nicht wiederholt werden.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind in einer Zwischenplatte 203 und einer oberen Platte 2O5 Vorsprünge 203a, 206a vorgesehen, um einen ersten Rotor in dem Hohlraum eines Spulenkörpers 235 anzuordnen, wobei der Spulenkörper 235 in diese Vorsprünge 203a, 206a eingefügt und mittels Schrauben 207 an einerstütze 2O5 angebracht wird, die an der Zwischenplatte 203 und an der oberen Platte 206 befestigt ist. In den Bohrungen für die Rotorwelle sind Aussparungen 203b, 206b zur Reduzierung der Lagerfläche und Aufnahme von Schmieröl vorgesehen. Die Innenwandung des Hohlraums des Spulenkörpers 235 ist derart ausgebildet, daß sie den axialen Druck oder Auflagerdruck der ersten Rotorwelle 208 sowie der zweiten Rotorwelle 209 aufnimmt. Bei der beschriebenen Anordnung besteht der Lagerteil der Rotorwellen 208, 209, die ein geringes Antriebsdrehmoment aufweisen, aus einem radialen Lagerteil in der oberen Platte 206 und der Zwischenplatte 203 und einem Auflagerteil in der Innenwand 235b des Spulenkörpers 235 und dem Lagerblock 235a, so daß es möglich ist, die Änderungen des Reibungswiderstandes aufgrund des jeweiligen Betriebszustandes sowie Antriebsverluste hinsichtlich des Antrieb sdrehmomentes zu reduzieren.

Da außerdem der Spulenkörper 135 aus flexiblem Kunstharz besteht, übt der Lagerblock 235a des Auflagers eine dämpfende

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Wirkung gegenüber Impulsen in Richtung des Auflagers aus. In Fig.4ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, bei der ein Lagerblock 335c im Hohlteil eines Spulenkörpers 335 vorgesehen ist.

Da die Lager einer Uhr für einen mehr als ein Jahr betragenden Zeitraum nicht mit neuem Schmieröl versorgt bzw. geölt werden, muß dies ebenfalls ausreichend berücksichtigt werden. Da jedoch das den Rotorwellenbohrungen der Zwischenplatte 203 und der oberen Platte 206 zugeführte Öl in den Aussparungen 203b, 206b festgehalten wird und der Lagerteil durch die Innenwand und den Lagerblock 235a abgedeckt ist, lassen sich gute Ergebnisse dahingehend erzielen, daß der Kontakt mit der Luft weitgehend verringert und außerdem auch ein schneller Verbrauch bzw. die vorzeitige Alterung des Öls sowie das Eindringen von Staub verhindert werden.

Für den Fall, daß das Öl im Lagerteil ausfließt oder aufgrund des Kapillareffektes oder der Viskosität usw. des Öls austritt, läßt sich dies leicht verhindern, indem konvexe Vorsprünge entweder am Rand der Rotorwelleribohrungen der oberen Platte 206 und der Zwischenplatte 203 oder der Innenwand 235b des Spulenkörpers 235 sowie am Rand des Lagerteils des Lagerblocks 235a vorgesehen werden.

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Claims

-10- 4. Mai 1976 S-3909 Patentansprüche

1. Elektromagnetische Antriebsanordnung für eine elektrische Uhr, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Magnetpolen versehener Rotor (15 bzw. 115 bzw. 215) innerhalb eines von einer kernlosen Feldspule (L) erzeugten Magnetfeldes drehbar angeordnet ist und ein Drehmoment erzeugt, und daß eine Grundplatte (6 bzw. 106 bzw. 206) , die eine von dem Rotor (15 bzw. 115 bzw. 215) getriebene Zahnradanordnung (17-21, 23-26, 29-31 bzw. 117 bzw. 217-220) trägt, außerdem auch den Rotor (15 bzw. 115 bzw. 215) drehbar lagert.

2. Elektromagnetische Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Grundplatte (6 bzw. 106 bzw. 2O6) die Feldspule (L) angeordnet und gehaltert wird.

. Elektromagnetische Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldspule einen Spulenkörper (35 bzw. 135 bzw. 235 bzw. 335) aufweist, der derart auf der Grundplatte (6 bzw. 106 bzw. 206) angeordnet ist, daß er ein Auflager in der Axialrichtung des Rotors (15 bzw. 115 bzw. 215) oder der später hinzutretenden Zahnradanordnung bildet.

4. Elektromagnetische Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einpaßteil (3a-3d, 6a-6d bzw. lO3a-lO3c, lO6a-lO6c bzw. 203a, 203b, 2O6a, 206b) an der Grundplatte (6 bzw. 106 bzw. 206) vorgesehen ist, und daß ein Einpaßarm (35c bzw. 135b bzw. 235a bzw. 335c) zur Einpassung in den Einpaßteil der Grundplatte an dem Spulenkörper (35 bzw. 135 bzw. 235 bzw. 33 5) vorgesehen ist.

5. Elektromagnetische Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte

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aus einer zwei Platten (3, 6 bzw. 103, 106 bzw. 203, 206) aufweisenden Plattenanordnung besteht, und daß eine Öffnung an der Seitenfläche des Spulenkörpers (35 bzw. 135 bzw. 235) zum Einfügen der Plattenanordnung (3, 6 bzw. 103, 106 bzw. 203, 206) vorgesehen ist.

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