DE1673722A1

DE1673722A1 - Elektromagnetisch angetriebenes Schwingsystem,insbesondere Stimmgabeloszillator fuer ein Zeitmessgeraet

Info

Publication number: DE1673722A1
Application number: DE19671673722
Authority: DE
Inventors: Bennett William Ogle
Original assignee: Bulova Watch Co Inc
Current assignee: Bulova Watch Co Inc
Priority date: 1966-06-13
Filing date: 1967-06-07
Publication date: 1971-03-18
Also published as: CH808167A4; CH551653A; DE1673722B2; DE1673722C3; US3421309A; GB1186065A

Description

Dip!-Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D—8 München 81, Cosimastiafre 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

BuIova Watch Company. Inc L 7962 New York U.S.A

ELEKTROMAGNETISCH" ANGETRIEBENES SCHWINGSYSTEM, INSBESONDERE STIMMGABELOSZILLATOR PUR EIN ZEITMESSGERÄT.

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch angetriebenes Schwingsystem, Insbesondere auf einen Stimmgabeloszillator für ein Zeltmessgerät, mit einem zwei in Gegenphase schwingende Schwingglieder aufweisenden mechanischen Vibrator, einem magnetischen Element, einer Spule und einer elektronischen Stromkreiseinheit.

Ee sind bereits Zeitmessgerätβ vorgeschlagen worden mit einer selbsterregten Stimmgabel als Zeitnormal. BpI diesen Uhren wird die Schwingung der Stimmgabel mit Hilfe von zwei elektromagnetischen Transduktoren, die mit einem durch eine Batterie gespeisten Trans1störstromkreis zusammenwirken, aufrechterhalten. Die Vibrationsbewegung der Stimmgabel wird in eine die Zeiger der Uhr antreibende Drehbewegung umgewandelt (Schweizer Patent Nr. 355.311).

Bei diesen vorbekannten Zeitmessern ist jeder Stimmgabelzinke ein elektromagnetischer Transistor zugeordnet. Hierbei weist Jeder der beiden Tranaduktoren ein magnetisches Element auf, von denen Je eines an einem Ende einer Stimmgabelzinke befestigt ist und mit dieser aohwlngt. Da« eine magnetische Element vibriert dermaesen Im Bereiche einer immobilen Antrlebaapule,

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Dipl.-Ing. Hein* Lesser, PolentanwaU D —8 München 81, Cosimastrajje 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

während das zweite magnetische Element gegenüber einer zweiten, ebenfalls festen Antriebsspule und einer festen Abfühlspulβ hin- und herschwingt. Die beiden Antriebsspulenabschnitte sind mit dem Ausgangsstromkreis des Transistors in Reihe geschaltet* wogegen die AbfUhlspule mit dem Eingangsstromkreis des ■Transistors verbunden ist, so dass die in der AbfUhlspule induzierte Wechselspannung den Transistor periodisch entsperrt. Dadurch entstehen in der Antriebsspule Erregungsimpulse für die magnetische Anregung der Stimmgabelzinken.

Im Falle dieser Vorschläge sind die genannten Spulen beidseitig der Stimmgabel an der Werkplatte der Uhr angebracht. Ebenso trägt die Werkplatte den Transistor und die Widerstands- und Kondensatorelemente. Die Spulen und die Stromkreiselemente sind in geeigneter Welse verbunden. Der Herstellung einer raumsparenden, also möglichst kompakten elektronischen Uhr sind bei dieser bekannten Anordnung bestimmte Grenzen gesetzt.

Ein durch eine Batterie gespeistes Zeitmessgerät kann lediglich dann auf einem sehr kleinen Raum untergebracht werden, wenn der elektrische und mechanische Wirkungsgrad des Systems aussergewöhnlich hoch ist. In einem platzsparenden Gerät kann Jeder Energieverlust, der sonst in einem grösseren Gerät ohne Belang ist, schwere Nachteile mit sich bringen. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass der oder die Transduktoren die Stimmgabel mit einem optimalen Wirkungsgrad antreiben. Nur In dieser Weise kann man die Schwingung der Stimmgabel mit einer Batterie geringer Kapazität über dine längere Zeitperiode aufrechterhalten.

Mit der Erfindung wird angestrebt, die Nachteile der Sohwingsysterne der vorgenannten Art zu vermeiden. Das erfindungsgemäs·· Schwingsystem zelohnet sich dadurch aus, dass das magnetische Element an einem Schwingglied befestigt ist und mit dleaen schwingt, wobei diese« Element einen Luftspalt aufweist, duroh

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! Dipl.-Ing. Heim Lessar, Patentanwalt

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welchen magnetische Plusslinien verlaufen, dass ferner die Spule und die elektronische Stromkreiseinheit derart am anderen Schwingglied befestigt sind, dass die Spule in den genannten Luftspalt hineinragt, und dass die Stromkreiseinheit mit der Spule gekoppelt 1st, zum Zwecke der übertragung von Antriebsimpulsen, welche eine die beiden Schwingglieder gegenläufig antreibende magnetische Kraft erzeugen.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung ist die Tatsache, dass die auf die beiden Schwingglieder einwirkenden mechanischen Impulse genau gleich sind. In Übereinstimmung mit dem 3. Bewegungsgesetz von Newton ist jede Aktion von einer gleich grosseiy Jedoch entgegengesetzt gerichteten Reaktion begleitet. Well nun beide Schwingglieder bzw. Stimmgabelzinken frei schwingen können, ist das an der einen Zinke angreifende Antriebsmoment genau gleich gross wie das entgegengesetzte Antriebsmoment an der anderen Zinke. Diese perfekte Symmetrie der Antriebsmomente erhöht die Leistungsfähigkeit des Systems beträchtlich. Bei früheren Systemen waren nicht nur zwei Transduktoren notwendig, sondern es störte auch die aus Gründen der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit jeweils vorgesehene Anordnung der Abfünlspule auf dem Spulenkörper des einen Transduktors, was eine Unsymmetrie der beiden Antriebsspulenteile mit sich brachte. Dies ergab ein· Unsymmetrie der auf die Zinken wirkenden Antriebsmomente.

Die Vorsehung von Spulen und Stromkreiseinheit an dem einen Schwingglied eliminiert einen Teil der flexiblen ZuleitungsdrÄhte zwischen Stromkreiselementen und Spulen. Dadurch wird die ganz· schwingfähige Anordnung besondere einheitlich und kompakt.

Mit Vorteil 1st da« Schwingsystem durch eine elektrisch· Miniaturzelle gespeist, von welcher ein Pol über einen ·1ηζβ1η·η leitenden und flexiblen Federdraht mit der duroh das ein· Schwingglied getragenen Stromkreiseinheit verbunden ist. Die auf diesen Verbindungedraht ausgeübt· Kraft soll sehr klein sein.

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Dipl.-Ing. Heini Lewr, Patentanwalt D —8 Münzen 31. Coil-naitr.:'.* 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

j d.h. es soll die Elastizität des Drahtes viel grosser sein als

! diejenige des Schwinggliedes, damit die leitende Federverbindung

den Q-Faktor des mechanischen Vibrators nicht nachteilig

' beeinflusst.

ZweckmHssigerweise ist die Masse des durch das eine Schwingglied getragenen magnetischen Elementes gleich gross wie die Masse der durch das andere Glied des Vibrators getragenen Spulen und Stromkreiselemente· Die Stimmgabel bzw. der sonstige zur W Verwendung gelangende Vibrator zeigt dann tatsächlich ein symmetrisches Verhalten.

Im folgenden sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der Zeichnung beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform

mit einer ausserhalb des Schwingsystems angeordneten Speisebatterie,

Fig. 2 eine bevorzugte Anordnung der Stromkreiselemente auf einer Stimmgabelzinke;

Fig. 5 ein Schema des Transistorstromkreises mit den dazugehörigen Transduktorspulen;

Fig. 4 eine auseinandergezogene Ansicht der elektromagnetischen Transduktorelemente und der durch eine Stimmgabelzinke getragenen Steuer-Stromkreiseinheitj i

Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Transduktor und die Stromkreiseinheit;

Fig. 6 eine Sohnittansioht durch eine Ausführungsform mit einen elektromagnetischen Transduktor anderer Bauart;

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DipJ.-lng. Heinz Usser, Puia-;ap*-jit D — 8 M..- Ken 81. Cosirr.cntfa&a 81 · Telefon: (0811) 483820

Flg. 7 eine schematische Ansicht einer unterschiedlichen ί Transduktor-Anordnung;

ί Pig. 8 eine weitere Transduktor-Ausführung;

; Pig. 9 ein weiteres Ausführung«be!spiel des Transduktore.

t In den Flg. 1-5 ist ein elektronisches Zeitmessgerät mit einem vereinheitlichten, als Zeltnormal wirkenden Stimmgabel-Sohwingsystem gemKss der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist allerdings nicht auf Zeitmessgeräte beschränkt. Das erfindungsgemässe Schwingsystem könnte auch für Frequenznormale, optische Modulatoren, abgestimmte Filter und andere Anwendungen benutzt werden, wo elektromagnetisch betriebene Vibratoren mit einem hohen Q-Faktor benötigt werden. Ausserdem besteht die Möglichkeit, die Erfindung ausser bei Stimmgabeln auch für Vibratoren anderer Art zu benutzen, bei denen zwei Sohwingglleder in Gegenphase schwingen. In Frage kommen beispielsweise Torsions· gabeln oder ein Paar schwingfähiger Zungen oder Lamellen.

Das im Beispiel gemäss Fig. 1-5 veranschaulichte Schwingsystem weist eine U-förmige Stimmgabel auf mit zwei Zinken 10 und 11 und einem von der- Gabelbasis abstehenden Halter 12. Letzterer ist an der Werkplatte des Zeitmessgerätes gehalten. Die Vibrationsbewegung der Stimmgabel wird mit Hilfe eines mechanismen Bewegungeumformerß in eine Rotationsbewegung umgewandelt. Dieser Umformer besteht aus einer an einem von der Zinke 10 abstehenden j Stift angebrachten Klinke 13, deren steinbesetztes Ende derart in ■ die Zähne eines Klinkenrades l4 greift, dass bei Jedem Vorwärts ■ohub der Klinke das Rad Ik um einen Zahn weitergesohaltet wird. Ein Drehen des Klinkenrades 14 im rückläufigen Sinn· ist durch ein« Bremsklink· 15 verhindert, von welcher ein steinbesetztes End· mit dem Klinkenrad 14 im Eingriff steht, während daa ander· End« durch ·1η·η an der Werkplatt· befestigten Stift gehalten let.

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Dipl.-Ing. Hein* Lesser, P...tentanwoit D —8 Mün*en Sl, Cosimasttafc« 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

Die Drehzahl des Klinkenrades 14 ist durch die Betriebsfrequenz der Stimmgabel und das Verhältnis von dieser Frequenz zur Zähnezahl des Rades 14 bestimmt. Die Drehbewegung wird durch ein geeignetes Räderwerk auf die Zeiger übertragen. Die Stimmgabel hat weder Drehzapfen noch Lager. Ihre zeithaltende WirHung ist deshalb unabhängig von Reibungseffekten. Obwohl ein mechanischer Bewegungsumformer dargestellt ist, könnte selbstverständlich die Stimmgabel auch in Verbindung mit einem magnetischen Hemmwerk oder einer anderen Einrichtung für das Umwandeln der Schwingbewegung in irgendeiner Bewegungsart oder Energieform Anwendung finden.

Für die Aufrechterhaltung der Schwingung der Stimmgabel mit ihrer Eigenfrequenz ist ein einziger Transduktor vorgesehen. Dieser setzt sich zusammen aus einem am Ende der Zinke 10 befestigten magnetischen Element (allgemein mit 16 bezeichnet) und einer Spulen- und Transistor-Stromkreiseinheit (allgemein mit 17 bezeichnet).

Das magnetische Element 16 besteht aus einem im wesentlichen zylindrisch geformten Becher 18 aue ferromagnetischen Material, wie z.B. Elsen, und einem koaxial darin angeordneten, stabförmigen Permanentmagnet 19 aus Alnico oder einem ähnlichen Material. Der Stabmagnet 19 ist an der Abschltsswand des Bechers 18 gehalten, wodurch ein magnetischer Stromkreis entsteht, im welchem magnetische Flusslinien durch den ringförmigen, zwischen dem äusseren Becher und dem inneren Stab liegenden Luftspalt verlaufen.

Der Becher 18 1st in Übereinstimmung mit zwei einander diametrisch gegenüberliegenden Ebenen längsgeschützt, so dass öffnungen 18· und l8b entstehen, welche eine wesentliche Herabsetzung der Transduktordimensionen bei verhältnismäaslg geringen Streuungen des magnetischen Feldes ermöglichen. Ausser der Veringerung des ven den Bechern beanspruchten Raumes wird gleichzeitig das Entstehen einer Dämpfung duroh Kompression der im Luftspalt

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Dipl.-lng. Heiru lesser. Patentanwalt D —8 München 81, Cosima^rafce 81 Wefon: (0611) 48 3820

' vorhandenen Luft verhindert. Das Ende der Gabelzinke 10 iet an der Seite des Bechers 18 angesetzt, und zwar in der Mitte ^s desselben. Die Mittelachsen von Stabe 19 und Zinke 10 stehen ! senkrecht aufeinander.

. Die Spulen- und Stromkreiseinheit 17 ist durch die Zinke 11 : getragen. Zu diesem Zwecke ist ein Montage- und Haltering PO mit einem rechteckigen Querschnitt vorhanden. Der Ring PO ist in aufrechter Stellung derart mit dem Zinlcenende verbunden, dass seine Längsachse mit der Längsachse des Stabes 19 zusammenfällt. Der äussere Durchmesser des Rings entspricht im wesentlichen demjenigen des Bechers 18. Ein rohrförmiger Träger Pl aus einem geeigneten Tsolationsmaterial, wie Plastik, liegt teleskopartig im Ring 20 und ragt in den kreisförmigen Luftspalt des magnetischen Elements 16.

Der Träger ?1 weist einen verhältnismässig langen vorderen Abschnitt Pia auf, dessen äusserer Durchmesser etwas geringer ist als der innere Durchmesser des Rings PO, und ferner einen kurzen hinteren Abschnitt PIb, dessen äusserer Durchmesser dem äusseren Ringdurchmesser entspricht. Dadurch wird eine Schulter 21c gebildet, die gegen das flache Ende des Rings 20 anliegt. Ring ?0 und Träger Pl sind durch Schrauben 22 zusammengehalten, die durch Bohrungen des Abschnitts PIb verlaufen und in gewindeteil Bohrungen des Rings PO sitzen. Die beiden Teile können auch miteinander vernietet oder durch Verleimung verbunden sein.

Der konzentrisch in den Luftspalt ragende vordere Abschnitt Pia des Trägers ist mit einer umlaufenden Vertiefung für die Aufnah·· einer Antriebsspule 25 und einer AbfUhlspule 24 ausgestattet. j Die AbfUlilspule kann über die Antriebsspule gewickelt sein, oder es können die beiden Spulen nebeneinander angeordnet sein. Ferner können die beiden Spulen auch als Bifilar-Anordnung ausgebildet sein.

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Im hohlen hinteren Abschnitt 21b sind die mit den Spulen zusammenwirkenden Stromkreiselemente untergebracht. Diese Elemente sind im Blockschema nach Fig. 2 urid im Verbindungsdlagramm nach Flg. 3 veranschaulicht. Es handelt sioh un einen NPK-Transistor mit einem Emitter E, einem Kollektor C und einer Basis B, einen Kondensator ?6 und einen Widerstand R. Diese Elemente sind zylinderförmig und sind .durch AUschlussdrähte gehalten, welche ihrerseits mit im ringförmigen Ende des Trägers gehaltenen Anschluss-Stiften 28 verbunden sind.' In der Praxis wird man es oft vorziehen, diese Stromkreiskomponenten und die Verbindungen als gedruckte Stromkreise oder als Mikromodul-Stromkreise auszuführen.

Die Speisung des elektronischen Stromkreises erfolgt über eine Batterie ?9, insbesondere eine Quecksilberzelle (d.h. 1,3 V). Diese Zelle soll eine konstante, über den grössten Teil ihrer Lebensdauer gleichbleibende Spannung abgeben. Sie 1st an einer passenden Stelle Innerhalb des das Schwingsystem aufnehmenden Gehäuses untergebracht und mit einen Anschluss der Antriebsspule 23 und ferner mit dem Kollektor C des Transistors verbunden

Es sind somit zwei Verbindungswege für den Anschluss der Zelle

29 notwendig. Da nun aber die Stimmgabel aus einen leitenden Material besteht und mit Hilfe des Halters direkt an der Werkplatte befestigt 1st, kann der eine Verbindungsweg auch direkt über diese Teile führen. Zu diesem Zweck ist der Kontakt

30 für. den positiven Pol direkt an der Werkplatte angebracht.

Der Kontakt 31 für den negativen Pol der Batterie muas dagegen nit der durch die Zinke 11 getragenen Antriebsspule 23 verbunden werden. Hierbei ist es sehr wichtig, dass diese Verbindung die Sohwingungsbewegung der Stimmgabel nioht beeinträchtigt. Aus diesem Orunde besteht diese Verbindung aus eine« U-furastg, schlanken Leiter 32 aus einet?. Federnetall. Mit Yorsug ist diese· Metall eine teapermturkompenaierend* Legierung, deren Eigenschaften dieselben sind wie die Eigenschaft«*- der Legierung, aus weloher die Stlewtgabel hergestellt ist*

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Dipl.-Ing. Heini teuer, Patentanwalt D —8 Mumien 81, Cosimastnße 81 ■ Telefon: (0811) 48 3620

Die Federkennlinie des nachgiebigen Leiters 32 ist derart, daas die el «ti sehe Kraft klein 1st im Vergleich zu derjenigen der Zinke 11. Dank dieser Tatsache und des weiteren dank des Umstände», dass der Temperaturkoeffizient des Leiters 32 gleich ist wie derjenige der Stimmgabel, gelingt es, den ungünstigen Einfluss des Leiters auf den Q-Faktor und den Wirkungsgrad der Gabel klein zu halten. Dieser Einfluss ist praktisch vernachlässigbar. Anstelle des Federdrahtes 32 könnte man auch einen hochflexiblen Haardraht benützen.

Die Betriebsfrequenz der Stimmgabel ist nicht durch die Gabel an sich, sondern durch die kombinierte Masse der Zinken und der daran montierten Elemente bestimmt. Um einen möglichst hohen Betriebswirkungsgrad zu erhalten, ist es wesentlich, dass die Schwerpunkte der oszillierenden Massen mit Bezug auf die Längsmittelachse der Gabel symmetrisch liegen. Das magnetische Element ist daher derart zu dimensionieren, dass seine Masse und sein Schwerpunkt der Masse und dem Schwerpunkt der Spulen- und Stromkreisanordnung 17 auf der Zinke 11 entsprechen. Schmal· Abweichungen der Frequenz lassen sich mit vorbekannten Mitteln korrigieren.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Stromkreis ist die Antriebsspjle 23 einerseits mit dem Emitter E des Transistors und andererseits über die Batterie 29 mit dem Kollektor C verbunden. Der Kollektor ist über den Widerstand 27 mit der Basis B des Transistors verbunden, welche ihren?«its über den Kondensator 26 und die AbfUhlspule an den Emitter E angeschlossen tat.

Während des Betriebes, solange der Transistor 25 vorübergehend leitend ist, flieset ein von der Zelle 29 abgeleiteter Stromimpuls durch die Antriebsspule 23. Das resultierende magnetische Feld bewirkt die Entstehung eines axialen Schubes am magnetischen Element 16 und ein· gleich starke, entgegengesetzte Reaktion an der Spulen- und Stro*krela«lnh«lt I7. Da nun das magnetieoh·

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Element 16 von der einen Zinke und die Stromkreiseinheit 17 von der anderen Zinke getragen 1st, werden die beiden Zinken in entgegengesetzter Richtung ausgebogen.

Die gegenseitige Bewegung des magnetischen Elementes 16 und der Stromkreiseinheit 17 induziert in der Antriebsspule 25 und in der AbfUhlspule eine Gegen-EMK. Weil diese Gegenspannung von der Stimmgabelschwingung abhängt, hat sie Form einer Wechsel-

: spannung, deren Frequenz gleich 1st wie diejenige der Stimmgabel,

■ Die in der Abfühlspule 24 induzierte Spannung ist an die Basis B des Transistors angelegt und überwindet dort eine durch den Widerstand 27 und den Kondensator 26 bestimmte Vorspannung, so dass der Moment bzw. die Phasenposition, während welcher im

j Verlaufe jedes Schwingzyklus ein Antriebsimpuls freigegeben : wird, genau bestimmt ist.

Die in der Antriebsspule entstehende Gegen-EMK ist gegenüber der ; zwischen dem Emitter E und dem Kollektor C liegenden Batteriespannung entgegengesetzt gerichtet. Die Batteriespannung hat einen konstanten Wert, wogegen die Gegen-EMK von der Zinken- : amplitude abhängt. Während der leitenden Periode ist der ι Transistor durch die algebraische Summe der Batteriespannung und der Gegen-EMK gesteuert, so dass die Amplitude der Stimmgabelschwingung reguliert wird. Das Verhalten eines derartigen Stromkreises ist in der schweizerischen Patentschrift Nr. 555.311 eingehend erläutert.

Man muss sich vor Augen halten, dass bei gleicher Frequenz und Vibrationsamplitude die beim neuartigen Schwingsystem in einer einzigen Spule induzierte Spannung die gleiche ist wie die Summe der in den beiden Spulen der vorbekannten Anordnung induzierten Spannungen, sofern in beiden Systemen die gleiohen Spulen und Magnete zur Verwendung kommen. Dies 1st darauf zurückzuführen, dass Im FiHe des erfindungsgemttsaen Systems die relative Bewegung zwlsohen Spule und Magnet doppelt so gross ist, weil beide In Gegenphase schwingen.

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Das beschrieben· Schwingsystem hat gegenüber dem bekannten System drei grundlegende Vorteile* Is beansprucht weniger Platz und gestattet die Herstellung sehr raumsparender Zeitmessgerätβ. Die Tatsache, dass es gelingt, die mechanischen Antriebsimpulse an beiden Zinken genau gleich gross zu halten, führt zu einer optimalen Arbeitsweise des Systems, Ferner gestattet die einfache Ausbildung des Systems eine Herabsetzung der Produktion» kosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Betriebssicherheit.

Bei der AusfUhrungsform nach Pig, 6 ist die Stimmgabel wiederum durch einen einzigen Transduktor angetrieben. Dieser setzt sich aus einem an der Zinke 10 befestigten magnetischen Element 33 und «Iner durch die Zinke 11 getragenen Spulen« und Stromkreiseinh^it 34 zusammen. Im Gegensatz zu den weiter oben beschriebenen AusfUhrungsbeispielen hat das magnetische Element eine hufeisenförmige Gestalt. Zwei Pole S und ϊί eratrecken sich in einer z-i den Längsachsen der Zinksn senkrechten Richtung und begrenzen einen Luftspalt,

Ein in Form einer Rolle bzw. eines Haspels susgeführser, mit der Zinke 11 verbundener Träger 35 nimmt In einer umlaufenden Mut 35a eine Antriebsspule 23 und eine Phasen-Abfühlspule 24 auf. j Diese beiden Spulen ragen in den Luftspalt zwischen den Magnetpolen N und S. In einer Vertiefung 35b des Trägers 35 aind die gemüse Fig. 2 und 3 mit den Spulen zusammengeschalteten Stromkreiselemente 25, 26 und 27 angeordnet. Diese Art der Verwirklichung der Erfindung hat dieselben Vorteile wie die

bereits besprochenen Ausführungsformen.

In PalIe des Zeitmessgerätes nach Fig. 6 liegt lediglich ein Teil der Spulen 23 und 24 Innerhalb des Luftspalte des Hufeisen- «agftttb. Zwecks Vergrößerung des von diesen Spulen erfassten Flusses können genass Flg. 7 die von der Zinke 11 gehaltenen Spulen 23 und 24 all zwei Luftspalten zusammenwirken, und zwar einen Luftspalt des Hufelsenmagneten 36 und einem Luftspalt des Hufeisenmagneten 37. Die beiden Magnete sind an der Zinke10

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mit Hilfe eines nichtmagnetischen Joche 38 befestigt. Diese Magnete können, wie in Pig. 7 dargestellt, eine Kreis form haben oder Hie das magnetische Element in Pig. 6 rechteckig ausgebildet sein. Der elektronische Stromkreis 1st in Anlehnung an das Beispiel nach Fig. 6 innerhalb des Spulenträgers untergebracht.

Die Fig. 8 zeigt eine Möglichkeit, in welcher zwei parallel mit Abstand zueinander angeordnet» Stabmagnete 39 und 40 durch nichtmagnetische Rahmenglieder ¹H und 42 zusammengehalten sind. Die Pole der beiden Stabmagnete sind abgewinkelt und definieren in dieser Weise die Luftspalte.

Schliesslich illustriert die Fig. 9 eine Verkörperung des Erfindungsgedankens, bei welcher ein einzelnes magnetisches Element ¹TJ mit auf beiden Seiten angebrachten Ausschnitten versehen ist. Diese Ausschnitte bilden Luftspalte, in welche die Spulen ragen. Je nach der Bewegungsbahn der Spulen wird man die beiden Schlitze geneigt oder gebogen gestalten. Zweckmässlgerweise wird man mit Rücksicht auf den bogenförmigen Schwingungsweg der vibrierenden Zinken auch bei den Beispielen nach Fig. 7 und 8 die Luftspalte in ähnlicher Weise ausbilden. Die Transduktoren der in Fig. 7, 8 und 9 gezeigten Schwingsystem· haben im wesentlichen die gleiche Arbeitsweise wie die Transduktoren der weiter oben beschriebenen AusfUhrungsbeisplel·.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.) Elektromagnetisch angetriebenes Schwingsystem, insbesondere Stimmgabeloszillator für ein Zeitmeßgerät, mit einem zwei in Gegenphase schwingende Schwingglieder aufweisenden mechanischen Vibrator, einem magnetischen Element, einer Spule und einer elektronischen Stromkreiseinheit, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element (16,32,4j5) an einem Schwingglied (lo) befestigt ist und mit diesem schwingt, wobei dieses Element einen Luftspalt aufweist, durch welchen magnetische Flußlinien verlaufen, daß ferner die Spule (2;5) und die elektronische Stromkreiseinheit (17) derart am anderen Schwingglied (11) befestigt sind, daß die Spule in den genannten Luftspalt hineinragt, und daß die Stromkreiseinheit mit der Spule gekoppelt ist, zum Zwecke der Übertragung von Antriebsimpulsen, welche eine die beiden Schwingglieder gegenläufig antreibende magnetische Kraft erzeugen.

2.) Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator als Torsionsgabel ausgebildet ist.

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5.) Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator aus einem Torsionspendelpaar besteht.

4.) Schwingsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator als Stimmgabel ausgebildet ist, von welcher die eine Zinke das magnetische Element (16) und die andere Zinke eine Antriebsspule (23), eine Abfühlspule (24) und die elektronische-Stromkreiseinneit (17) trägt, daß die beiden genannten Spulen (23,24) in den Luftspalt des magnetischen Elementes hineinragen, und daß der Eingang des elektronischen Stromkreises mit der Abfühlspule und der Ausgang mit der Antriebspule verbunden ist, zum Zwecke der Induzierung einer Wechselspannung in der Abfühlspule während des Schwingens und der Erzeugung eines Antriebsimpulses im Verlaufe jeder Stimmgabelschwingung durch eine vorübergehende Entsperrung des sonst nichtleitenden Stromkreises.

5.) Schwingsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element (33) eine hufeisenförmige Gestalt hat, und daß die Spulen (23,24) in den Luftspalt zwischen den Polen des magnetischen Elementes hineinragen.

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6.) Schwingsystem jiach-Anspruebr %~~, da du r c h gekennzeichnet, daß das magnetische Element als zylindrischer Becher (18) aus magnetisch leitendem Material mit einem koaxial darin angeordneten, permanentmagnetischen Zentralstab (19) ausgebildet ist.

7.) Schwingsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebs- und Abfühlspule auf einen rohrförmigen Träger (21) gewickelt sind, welcher konzentrisch in den Luftspalt zwischen dem Becher (18) und dem Zentralstab (19) hineinragt.

8.) Schwingsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element einen ersten (36) und einen zweiten (37) Hufeisenmagnet aufweist, daß die beiden Hufeisenmagnete mit^ Hilfe eines nichtmagnetischen Jochs (38) von einer Stimmgabelzinke (lo) gehalten sind, und daß die Spulen (23,24) in die beiden durch die Magnete (36,37) definierten Luftspalte hineinragen.

9.) Schwingsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element zwei Stabmagnete (39»4o) aufweist, die mit Hilfe von nichtmagnetischen Rahmengliedern (41,42) parallel und in

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Abstand gehalten sind, und daß die Luftspalte durch ein an der gegenüberliegende, abgewinkelte Pole der Stabmagnete gebildet sind.

lo.) Schwingsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Element zwei durch in diesem angebrachte Schlitze gebildete Luftspalte enthält, in welche die Spulen (23,24) eingreifen.

11.) Schwingsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis lo, d a du rch gekennzeichnet, daß der elektronische Stromkreis einen Widerstand (27), einen Kondensator (26) und einen Transistor (25) enthält, und daß alle diese Stromkreiselemente am rohrförmigen Träger (21) befestigt sind.

12.) Schwingsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des magnetischen Elementes (11,53*36,37,59,43) wenigstens angenähert gleich ist wie die Masse der aus Spulen und Stromkreiselementen bestehenden Einheit.

13·) Schwingsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12, wobei zur Umwandlung der Schwingungsbewegung des Vibrators in eine die Zeiger eines Zeitrneßgerates an-

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treibende Drehbewegung ein mechanischer Bewegungsumformer mit mindestens einer an einem Schwingglied angebrachten Klinke und einem durch diese angetriebenen Klinkenrad vorgesehen ist, und wobei das Zeitmeßgerät ferner eine Werkplatte, an welcher der Vibrator befestigt ist, und eine Batterie für die Speisung des Stromkreises enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (29) durch die Werkplatte getragen ist, und daß ein Pol der Batterie über die Werkplatte und das Schwingglied mit dem Stromkreis verbunden ist, während der andere Pol der Batterie über einen flexiblen Leiter (52) derart mit dem Stromkreis verbunden ist, daß das den Stromkreis tragende Schwingglied frei schwingen kann.

14.) Schwingsystem nach Anspruch IJ, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrator und der flexible Leiter aus der gleichen Legierung besteht, und daß diese Legierung temperaturkompensierende Eigenschaften hat·

15.) Schwingsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizität des flexiblen Leiters ein Vielfaches derjenigen der ßchwing-Slleder des Vibrators ist.

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