DE10120648A1 - Vibrationsmotor in Flachbauweise - Google Patents
Vibrationsmotor in FlachbauweiseInfo
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- H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
- H02K7/061—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses
- H02K7/063—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa using rotary unbalanced masses integrally combined with motor parts, e.g. motors with eccentric rotors
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- H02K23/26—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings
- H02K23/30—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by the armature windings having lap or loop windings
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Abstract
Ein Vibrationsmotor in Flachbauweise weist ein unteres Gehäuseteil, ein oberes Gehäuseteil zur Abdeckung des unteren Gehäuseteils, eine Welle zur Verbindung des unteren Gehäuseteiles und des oberen Gehäuseteiles in ihren Mittelpunkten, eine untere Karte, die an einer oberen Oberfläche des unteren Gehäuseteiles angebracht ist, einen Magneten, der an einer Kante der oberen Oberfläche des unteren Gehäuseteiles außerhalb der unteren Karte angeordnet ist, wobei der Magnet mit wenigstens zwei Polen magnetisiert ist, eine obere Karte, welche durch Ausschneiden einer Scheibe mit einem gewissen Winkel gebildet ist, wobei die sich ergebende Scheibe über die Welle mittels eines Lagers derart gelagert wird, daß sie exzentrisch drehbar ist, einen Kommutator, der an einer unteren Oberfläche der oberen Karte und um eine Achse der Welle herum angeordnet ist, wobei der Kommutator Segmente hat, deren Anzahl das Doppelte der Pole des Magneten beträgt, ein Paar von Bürsten, die mit einem ihrer Enden fest mit der unteren Karte verbunden sind und deren andere Enden in Kontakt mit dem Kommutator gebracht sind, wobei die Bürsten voneinander in einem Abstand eines elektrischen Winkels im Bereich von pi/2 bis 3pi/2 angeordnet sind, und ein Spulenteil auf mit einem Paar von Ankerspulenanordnungen, welche an einer oberen Oberfläche der oberen Karte ausgebildet sind, wobei jede der Ankerspulenanordnungen ein Paar von Ankerspulen aufweist, welche doppelt gewickelt sind und gemeinsam mit einem ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vibrati
onsmotoren, welche in tragbaren Telefonen oder Pagern ent
halten sind, um zusammen mit einem Läutwerk eine Vorrich
tung zur Meldung eines eingehenden Anrufes zu bilden und
insbesondere einen Vibrationsmotor in Flachbauweise, der
kontinuierlich stabil betrieben werden kann aufgrund der
Beseitigung eines Nichtleitungsphänomens, welches aus einem
mechanischem Fehler resultiert, der auftritt, wenn er in
einer zweiphasigen Halbwellenantriebsweise betrieben wird.
Die Funktion der Mitteilung über einen eingehenden An
ruf ist eine der wesentlichen Funktionen üblicher Kommuni
kationsgeräte.
Genauer gesagt, die Funktion der Mitteilung eines ein
gehenden Anrufes ist notwendig, um den Benutzer eines Kom
munikationsgerätes über die Situation eines eingehenden An
rufes oder einer Nachricht zu informieren, wodurch es dem
Benutzer möglich wird, einen eingehenden Anruf oder eine
Nachricht zu empfangen. Die Erzeugung eines Tons, bei
spielsweise einer Melodie oder eines Klingeltons und die
Vibration der Kommunikationsgeräte werden am meisten be
nutzt, um die Funktion der Mitteilung eines eingehenden An
rufes durchzuführen.
Mit anderen Worten, wenn eine gewünschte Funktion über
die Mitteilung eines eingehenden Anrufes vorab von einem
Benutzer gewählt wird, wird diese bei einem eingehenden Anruf
durchgeführt, so daß der Benutzer den Zustand des ein
gehenden Anrufes erkennen kann.
Aus den Funktionen über die Mitteilung eines eingehen
den Anrufes wird oft eine Vibrationsfunktion unter Berück
sichtigung des Schutzes anderer Personen vor störenden Ge
räuschen an Orten gewählt, wo viele Leute zusammen sind.
Eine Tonerzeugungsfunktion, beispielsweise die Erzeu
gung einer Melodie oder eines Läuttons ist üblicherweise
dafür ausgelegt, eine festgelegte aus verschiedenen Melodi
en oder Läuttönen nach außen durch einen klein bauenden
Lautsprecher in dem Kommunikationsgerät auszugeben, so daß
der Benutzer den Zustand des eingehenden Anrufes erkennen
kann. Die Vibrationsfunktion ist üblicherweise dafür ausge
legt, einen klein bauenden Vibrationsmotor zu betreiben, um
eine Vibrationskraft auf ein Gehäuse des Kommunikationsge
rätes zu übertragen, was dazu führt, daß das Gehäuse des
Gerätes in Vibration versetzt wird.
Diese Erfindung betrifft einen Vibrationsmotor zur
Durchführung der Vibrationsfunktion aus den obigen Funktio
nen über die Mitteilung eines eingehenden Anrufes. Fig. 1
ist eine Schnittdarstellung durch einen Vibrationsmotor in
Flachbauweise, der ein repräsentativer Vibrationsmotor ist.
Bezugnehmend auf Fig. 1 weist der Vibrationsmotor in
Flachbauweise ein unteres Gehäuseteil 1 an seiner Boden
seite und eine Welle 2 auf, welche in der Mitte des unteren
Gehäuseteiles 1 befestigt ist. An der oberen Oberfläche des
unteren Gehäuseteiles 1 ist eine untere Karte 3 angebracht,
auf der ein Schaltkreis aufgedruckt ist, der in der Lage
ist, von außen kommende Energie einzugeben.
Die untere Karte 3 ist typischerweise in kleinen Aus
nehmungen auf der oberen Oberfläche des unteren Gehäusetei
les 1 eingesetzt. Ein ringförmig umlaufender Magnet 4 ist
an der Kante der oberen Oberfläche des unteren Gehäusetei
les 1 so angeordnet, daß er abwechselnd mit N- und S-Polen
in gleichförmigen Abständen in Umfangsrichtung polarisiert
ist. Der Magnet 4 hat in seiner Mitte einen inneren Raum,
dessen obere und untere Teile offen sind und der einen be
stimmten Durchmesser hat.
Ein Paar von Bürsten 5 ist an Abschnitten der unteren
Karte 3 innerhalb des mittigen Innenraums des Magneten 4 so
angeordnet, daß sie voneinander um einen bestimmten Winkel
beabstandet sind. Die Bürsten 5 sind mit ihren einen Enden
jeweils mit Eingangs- und Ausgangsanschlüssen in Verbindung
und die anderen Enden sind in höheren Bereichen als die
Oberseite des Magnetes 4 positioniert.
Ein oberes Gehäuseteil 6 ist mit dem unteren Gehäuse
teil 1 an dessen Kante in Verbindung, um dieses abzudecken.
Das obere Gehäuseteil 6 trägt das obere Ende der Welle 2,
während das untere Gehäuseteil 1 das untere Ende der Welle
2 trägt.
Die Welle 2 und die untere Karte 3, welche von dem un
teren Gehäuseteil 1 getragen wird, der Magnet 4, die Bür
sten 5 und das obere Gehäuseteil 6 bilden einen Stator des
Vibrationsmotors. Andererseits bilden eine obere Karte 7,
ein Kommutator 8 und eine Spule 9 einen Rotor, der um den
Stator herum drehbar ist.
Die obere Karte 7 ist eine gedruckte Schaltkreiskarte,
welche durch Ausschneiden einer Scheibe in einem gewissen
Winkel und durch Lagern der sich ergebenden Scheibe durch
die Welle 2 mittels eines Lagers 7a gebildet ist, so daß
sie exzentrisch drehbar ist.
Der Kommutator 8 ist einstückig mit der unteren Ober
fläche der oberen Karte 7 ausgebildet, auf der ein Schalt
kreis aufgedruckt ist und weist eine Mehrzahl von Segmenten
auf, welche über das Lager 7a von der Welle 2 getragen wer
den. Die Bürsten 5 sind mit der unteren Karte 3 an ihren
unteren Enden in Verbindung und mit den Segmenten des Kom
mutators 8 an ihren oberen Enden in Kontakt, um diesen ela
stisch zu unterstützen.
Die Spule 9 ist an der oberen Oberfläche der oberen
Karte 7 angebracht, auf der kein Schaltkreis aufgedruckt
ist. Diese Spule 9 kann mit einer Spule oder mit zwei oder
mehr Spulen abhängig vom Antriebssystem des Vibrationsmo
tors versehen sein, beispielsweise einem einphasigen An
triebssystem, einem zweiphasigen Antriebssystem oder einem
dreiphasigen Antriebssystem. Insbesondere kann die Spule 9
zwei oder mehr Spulen haben, welche gleichförmig und win
kelmäßig voneinander beabstandet sind. In Fig. 1 ist die
Spule 9 als zwei Spulen enthaltend gezeigt.
Ein Isolator 7b ist einstückig in dem verbleibenden Be
reich der oberen Oberfläche der oberen Karte 7 ausgebildet,
in dem die Spulen 9 nicht angebracht sind. Der Isolator 7b
wirkt dahingehend, die Spulen 9 elektrisch voneinander zu
isolieren und die Exzentrizitätslast zu erhöhen. Dieser
Isolator 7b wird zusammen mit dem Kommutator 8 und den Spu
len 9, die an der oberen Karte 7 angebracht sind, über ei
nen Einsetz-Einspritzvorgang gebildet, wenn die obere Karte
7 hergestellt wird.
Wenn demnach eine äußere Spannung an die untere Karte 3
angelegt wird, wird diese an den Kommutator 8 über die Bür
ste 5, welche mit ihrem unteren Ende mit der unteren Karte
3 in Verbindung ist, weitergegeben und dann den Spulen 9
über dem auf der oberen Karte 7 aufgedruckten Schaltkreis
zugeführt. Im Ergebnis wird eine elektromagnetische Kraft
aufgrund einer Wechselwirkung zwischen einem Magnetfluß,
erzeugt durch die Spulen 9 und einem Magnetfluß, erzeugt
durch den Magneten 4, erzeugt, um den Rotor exzentrisch zu
drehen.
Nachfolgend bewirkt eine exzentrische Rotationskraft
des Rotors einen seitlichen Druck, der dann auf das untere
Gehäuseteil 1 und das obere Gehäuseteil 6 über die Welle 2
übertragen wird. Da der untere Gehäuseteil 1 fest mit einem
bestimmten Teil des Kommunikationsgerätes in Verbindung
steht, bewirkt der auf den unteren Gehäuseteil 1 übertra
gene seitliche Druck, daß das Gehäuse des Kommunikationsge
rätes in Vibration versetzt wird. Im Ergebnis kann ein Be
nutzer des Kommunikationsgerätes die Vibration des Gerätes
fühlen.
Unterschiedliche Antriebssysteme wurden in letzter Zeit
vorgeschlagen, obgleich zur Erzeugung einer Vibrationskraft
für gewöhnlich ein dreiphasiges Antriebssystem bei den mei
sten Vibrationsmotoren angewendet wird. Beispielsweise ein
zweiphasiges oder einphasiges Antriebssystem mit einfache
rem Aufbau wird öfters verwendet.
Das zweiphasige oder einphasige Antriebssystem hat je
doch einen Nachteil insofern, daß es nicht fortlaufend eine
Antriebskraft auf einen Vibrationsmotor beibehalten kann,
was zu einer Instabilität im Betrieb des Vibrationsmotors
führt, im Unterschied zu dem dreiphasigen Antriebssystem.
Genauer gesagt, im einphasigen Antriebssystem tritt,
wenn ein Rotor durch eine Wechselwirkung zwischen einer
Spule und einem Magnet betrieben wird, ein Totpunkt, in
welchem die Antriebskraft verloren geht, in dem Moment auf,
in dem der Stromfluß durch die Spule richtungsmäßig umge
kehrt und somit in der Polarität geändert wird.
Um das obige Problem zu beseitigen, ist typischerweise
in dem einphasigen Antriebssystem ein Verzahnungsgenerator
(Cogging-Generator) vorgesehen, um eine geeignete Verzah
nung am Totpunkt zu erzeugen, so daß der Vibrationsmotor
kontinuierlich glatt betrieben wird. Dieser Cogging-Generator
ist jedoch in seinen Abmessungen sehr fein, so daß er
nicht immer genau in der gleichen Position angeordnet wer
den kann.
Somit kann die Verwendung eines Cogging-Generators die
Produktivität für den Motor verringern. Weiterhin können
bei Motor-Massenproduktionen feine örtliche Abweichungen in
den Cogging-Generatoren auftreten, was zum Auftreten von
Drehmomentabweichungen in den jeweiligen Motoren führt.
Demgegenüber muß bei einem zweiphasigen Antriebssystem
bei dem Anlegen von Energie der Strom wenigstens einer der
zweiphasigen Spulen 9 in der oberen Karte 7 zugeführt wer
den. Hierzu müssen die Bürsten 5, welche in Kontakt mit dem
Kommutator 8 gebracht werden, immer einen konstanten Win
kelabstand zwischen sich beibehalten.
Mit anderen Worten, angenommen, daß die Anzahl von Seg
menten des Kommutators 8, abhängig von der Anzahl von Polen
des Magneten 4, n beträgt, müssen die Bürsten 5 zwischen
sich einen Winkel beibehalten, der erhalten wird durch Di
vision von 360° durch n/2.
Beispielsweise muß der Winkelabstand zwischen den Bür
sten 5 180° betragen, wenn die Anzahl von Segmenten des
Kommutators 8 vier beträgt, wie in Fig. 2 gezeigt, und 90°
betragen, wenn diese acht beträgt, wie in Fig. 3 gezeigt.
In dem Fall, wo der Winkelabstand zwischen den Bürsten
5 jenseits eines bestimmten Wertes liegt, das heißt wenn er
kleiner oder größer als der bestimmte Wert ist, werden die
Bürsten 5 jeweils mit den Spulen 9 mit unterschiedlichen
Phasen verbunden, was zum Auftreten eines Nichtleitungsin
tervalles führt, wo kein Strom in den Spulen 9 fließt.
Von daher muß im zweiphasigen Antriebssystem der Win
kelabstand, in welchem die Bürsten 5 elastisch in Kontakt
mit den Segmenten des Kommutators 8 gebracht werden, genau
auf einem konstanten Wert abhängig von der Anzahl der Seg
mente beibehalten werden.
Es ist jedoch praktisch unmöglich, die Bürsten 5 mit
einem gewissen Winkel dazwischen während der tatsächlichen
Motorherstellung auszubilden. Dies kann einen mechanischen
Fehler im gefertigten Motor bewirken, der wiederum zu dem
Auftreten einer Differenz zwischen der Antriebsleistung der
Produkte und einer großen Anzahl von fehlerhaften Einheiten
bei der Motormassenproduktion führt.
Daher wurde die vorliegende Erfindung angesichts der
obigen Probleme gemacht und es ist eine Aufgabe der vorlie
genden Erfindung, einen Vibrationsmotor in Flachbauweise
bereitzustellen, bei dem vierphasige Spulen an einer oberen
Karte angebracht und gemeinsam mit einem Neutralpunkt ver
bunden sind, wodurch sowohl ein zweiphasiger Halbwellenan
triebscharakter als auch ein vierphasiger Antriebscharakter
erhalten werden, ungeachtet von einem Winkelabstand zwi
schen den Bürsten und somit eine Antriebsstabilität sicher
gestellt wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen Vibrationsmotor in Flachbauweise bereitzustellen, bei
dem die Endstellung oder der Rand eines Winkelabstandes
zwischen Bürsten, welche in Kontakt mit Segmenten eines
Kommutators gebracht werden, garantiert ist, um die Her
stellung der Bürsten zu erleichtern und somit die Herstel
lungseffizienz zu erhöhen.
Die obigen und weiteren Einzelheiten, Merkmale und Vor
teile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Zusammen
schau mit der beigefügten Zeichnung, in der:
Fig. 1 eine vertikale Schnittdarstellung durch einen
herkömmlichen Vibrationsmotor in Flachbauweise ist;
Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen in einem Kommutator mit vier Segmenten, Bürsten und
Spulen in einem herkömmlichen zweiphasig betriebenen Vibra
tionsmotor zeigt;
Fig. 3 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen in einem Kommutator mit 8 Segmenten, Bürsten und Spulen
in einem herkömmlichen zweiphasig betriebenen Vibrationsmo
tor zeigt;
Fig. 4 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen in einem Kommutator mit vier Segmenten, Bürsten und
Spulen in einem herkömmlichen zweiphasig betriebenen Vibra
tionsmotor zeigt, wenn ein Winkelabstand zwischen den Bür
sten unter 180° liegt;
Fig. 5 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen in einem Kommutator mit vier Segmenten, Bürsten und
Spulen in einem herkömmlichen zweiphasig betriebenen Vibra
tionsmotor zeigt, wenn ein Winkelabstand zwischen den Bür
sten über 180° liegt;
Fig. 6 eine Ansicht der Wicklungszustände von Spulen
gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Dar
stellung eines Vibrationsmotors in Flachbauweise gemäß der
vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 8 eine Ansicht ist, welche die Anordnung von Spu
len zeigt, wenn ein Magnet der vorliegenden Erfindung vom
zweipoligen Typ ist;
Fig. 9 eine Ansicht ist, welche die Anordnung von Spu
len zeigt, wenn ein Magnet der vorliegenden Erfindung vom
vierpoligen Typ ist;
Fig. 10 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen Bürsten, einem Kommutator und Spulen gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 11 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen den Bürsten, dem Kommutator und Spulen zeigt,
wenn der Magnet der vorliegenden Erfindung vom zweipoligen
Typ ist und ein Winkelabstand zwischen den Bürsten größer
als als π/2 und kleiner als π ist;
Fig. 12 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen den Bürsten, dem Kommutator und Spulen zeigt,
wenn der Magnet der vorliegenden Erfindung vom zweipoligen
Typ ist und ein Winkelabstand zwischen den Bürsten größer
als als π und kleiner als 3π/2 ist;
Fig. 13 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen den Bürsten, dem Kommutator und Spulen zeigt,
wenn der Magnet der vorliegenden Erfindung vom zweipoligen
Typ ist und der Winkelabstand zwischen den Bürsten π ist;
Fig. 14 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen Segmenten des Kommutators zeigt, wenn der Ma
gnet der vorliegenden Erfindung vom vierpoligen Typ ist;
Fig. 15 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen den Bürsten, dem Kommutator und den Spulen
zeigt, wenn der Magnet der vorliegenden Erfindung vom vierpoligen
Typ ist und der Winkelabstand zwischen den Bürsten
größer als π/2 und kleiner als π ist;
Fig. 16 ein Schaltkreisdiagramm ist, welches Verbindun
gen zwischen den Bürsten, dem Kommutator und den Spulen
zeigt, wenn der Magnet der vorliegenden Erfindung vom vier
poligen Typ ist und der Winkelabstand zwischen den Bürsten
größer als π und kleiner als 3π/2 ist; und
Fig. 17 ein Wellenformdiagramm ist, welches eine An
triebscharakteristik des Vibrationsmotors gemäß der vorlie
genden Erfindung zeigt.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Vibrationsmotor
in Flachbauweise mit einem Spulenteil 90, der an der oberen
Oberfläche einer oberen Karte 70 angebracht ist und vier
Ankerspulen 91, 92, 93 und 94 mit unterschiedlichen Phasen
hat, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Ankerspulen 91, 92, 93 und
94 sind gemeinsam mit einem Neutralpunkt C verbunden, um
sowohl einen zweiphasigen Antriebscharakter als auch einen
vierphasigen Antriebscharakter zu haben.
Bezugnehmend auf Fig. 7 weist der Vibrationsmotor in
Flachbauweise einen Stator auf, mit einem unteren Gehäuse
teil 10, einem oberen Gehäuseteil 20, einer Welle 30, einer
unteren Karte 40, einem Magneten 50 und einem Paar von Bür
sten 60 und weiterhin mit einem Rotor mit der oberen Karte
70, welche exzentrisch durch ein Lager gelagert ist, einem
Kommutator 80 und dem Spulenteil 90.
Das obere Gehäuseteil 20 ist mit dem unteren Gehäuse
teil 10 verbunden, um dieses abzudecken. Das obere Gehäuse
teil 10 und das untere Gehäuseteil 20 sind in ihren Mitten
über die Welle 30 so miteinander verbunden, daß ihre Ver
bindung bleibend sein kann.
In den mittigen Abschnitt der oberen Oberfläche des un
teren Gehäuseteils 10 ist die untere Karte 40 eingesetzt,
auf der ein Schaltkreis gedruckt ist, der in der Lage ist,
von außen kommende Energie einzugeben. Der kreisförmige Ma
gnet 50 ist auf der Kante der oberen Oberfläche des unteren
Gehäuseteils 10 außerhalb der unteren Karte 40 angeordnet.
Der Magnet 50 ist abwechselnd mit N- und S-Polen in
gleichförmigen Abständen in Umfangsrichtung polarisiert.
Die Anzahl der Pole des Magneten 50 beträgt bevorzugt 2n,
oder 2, 4, 6, . . ., . Genauer gesagt, der Magnet 50 hat zwei
bis sechs Pole unter Berücksichtigung eines Anwachsens oder
Abnehmens der Anzahl von Bauteilen in dem Vibrationsmotor
abhängig von der Anzahl der Pole.
Das untere Gehäuseteil 10 und das obere Gehäuseteil 20
sind miteinander in ihren Mittelpunkten über die Welle 30
verbunden, welche drehbar die obere Karte 70 lagert. Diese
Karte 70 wird durch Ausschneiden einer Scheibe in einem be
stimmten Winkel gebildet.
Die obere Karte 70 ist eine gedruckte Schaltkreiskarte,
auf deren unterer Oberfläche ein Schaltkreis aufgedruckt
ist. Diese Karte 70 ist ein Bauteil, welches bei seiner
Drehung exzentrisch betrieben wird, da sie in einem unba
lancierten Zustand vorliegt, in welchem sich der Massen
schwerpunkt in Richtung einer Seite verlagert hat.
An der unteren Oberfläche der oberen Karte 70 ist der
Kommutator 80 vorgesehen, der eine Mehrzahl von Segmenten
hat, welche um die Achse der Welle 30 herum angeordnet
sind. Die Anzahl von Segmenten des Kommutators 80 beträgt
typischerweise das Zweifache der Pole des Magneten 50. Die
Bürsten 60 sind zwischen der unteren Karte 40 und dem Kom
mutator 80 angeordnet. Diese Bürsten 60 sind mit ihren ei
nen Enden elektrisch und fest mit der unteren Karte 40 verbunden
und ihre anderen Enden sind beweglich mit dem Kom
mutator 80 an der oberen Karte 70 in Kontakt.
Die Bürsten 60 sind voneinander um einen bestimmten
Winkel beabstandet, der ein elektrischer Winkel im Bereich
von π/2 bis 3π/2 ist.
Eine der Bürsten 60 ist dafür ausgelegt, eine Energie
eingabefunktion durchzuführen, um Energie zu übertragen,
welche über die untere Karte 40 dem Kommutator 80 zugeführt
wird und die andere ist dafür ausgelegt, eine Energieaus
gangsfunktion durchzuführen, um in den Kommutator 80 einge
brachte Energie der unteren Karte 40 zuzuführen.
Der oben genannte Aufbau des vorliegenden Vibrationsmo
tors ist der gleiche wie die Aufbauten üblicher Vibrations
motoren mit der Ausnahme, daß der Spulenteil 90 auf einen
Abschnitt der oberen Oberfläche der oberen Karte 70 vorge
sehen ist entsprechend dem Abschnitt der unteren Oberfläche
der oberen Karte 70, auf der der Kommutator 80 vorgesehen
ist, der mit dem Schaltkreis auf der unteren Oberfläche der
oberen Karte 70 in Verbindung steht und vier Ankerspulen
hat mit der gleichen elektrischen Phasendifferenz, bei
spielsweise einer Spule A 91, einer Spule B 92, einer Spule
C 93 und einer Spule D 94 in Fig. 7.
Die Spule A 91, die Spule B 92, die Spule C 93 und die
Spule D 94 des Spulenteils 90 sind in der Reihenfolge des
Energieeinganges durch Kontakte zwischen den Bürsten 60 und
dem Kommutator 80 angeordnet. Diese Ankerspulen sind mit
dem gedruckten Schaltkreis auf der oberen Karte 70 an ihrem
einen Ende in Verbindung und an ihren anderen Enden mit dem
Neutralpunkt C gemeinsam.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung
ist, daß die Ankerspulen der oberen Karte 70 eine elektri
sche Phasendifferenz von π/2 bezüglich der benachbarten
Spulen haben, nämlich sequentiell in der Reihenfolge ihrer
Durchschaltung.
Mit anderen Worten, die Spule B 92 und die Spule D 94
haben eine elektrische Phasendifferenz von π/2 bezüglich
der Spule A 91, die Spule A 91 und die Spule C 93 haben ei
ne elektrische Phasendifferenz von π/2 bezüglich der Spule
B 92, die Spule B 92 und die Spule D 94 haben eine elektri
sche Phasendifferenz von π/2 bezüglich der Spule C 93 und
die Spule C 93 und die Spule A 91 haben eine elektrische
Phasendifferenz von π/2 bezüglich der Spule D 94.
Um die elektrischen Phasendifferenzen auf obige Weise
zu erhalten, sind die Ankerspulen auf der oberen Karte 70
auf unterschiedliche Weisen angeordnet, wie in den nachfol
genden Ausführungsformen beschrieben wird.
Fig. 8 ist eine Ansicht, welche die Anordnung der Spu
len zeigt, wenn der Magnet 50 vom zweipoligen Typ ist.
Jede der Ankerspulen hat eine Teilung im elektrischen
Winkel von π/2. Die Ankerspulen, welche in gleicher Rich
tung gewickelt sind, sind in der gleichen Ebene der oberen
Karte 70 angeordnet, während sie voneinander um eine Breite
entsprechend einem elektrischen Winkel von π/2 beabstandet
sind. Die anderen Ankerspulen sind doppelt um die vorher
angeordneten Spulen in entgegengesetzte Richtung deren
Wicklungsrichtung gewickelt.
Jedes der doppelt gewickelten Ankerspulenpaare ist ty
pischerweise mit Polyäthylen oder einem ähnlichen nicht
leitendem Material überzogen.
Jedes der doppelt gewickelten Ankerspulenpaare ist bis
zu einer Dicke beschichtet, welche abhängig von einer Iso
lationsspannung unterschiedlich sein kann. Bevorzugt ist
jedes Spulenpaar dünn mit einer Dicke von 1/10 oder 1/100
des Durchmessers einer jeden Spule beschichtet.
Die doppelt gewickelten Ankerspulenpaare, welche auf
obige Weise beschichtet sind, können durch Erwärmen bis zu
einer bestimmten Temperatur gewickelt gehalten werden.
Infolgedessen befindet sich auf der oberen Karte 70 ein
Paar von Spulenanordnungen, jede mit zwei Spulen, welche in
unterschiedliche Richtungen gewickelt sind. Diese Spulenan
ordnungen sind voneinander um eine Breite entsprechend ei
nem elektrischen Winkel von π/2 beabstandet, um eine elek
trische Phasendifferenz entsprechend der Abstandsbreite zu
haben.
Beispielsweise gemäß Fig. 8 ist die Spule A 91 in einem
bestimmten Abschnitt der oberen Karte 70 angeordnet und die
Spule B 92, welche in die gleiche Richtung wie die Spule A
91 gewickelt ist, ist in einer Position angeordnet, welche
von der Spule A 91 um einen elektrischen Winkel von π/2 be
abstandet ist.
Sodann wird die Spule C 93 doppelt um die Spule A 91 in
entgegengesetzter Richtung zu deren Wicklungsrichtung ge
wickelt und die Spule D 94 wird doppelt um die Spule B 92
in entgegengesetzter Richtung zu deren Wicklungsrichtung
gewickelt.
Infolgedessen sind die Spule A 91 und die Spule B 92
voneinander in einem Abstand des elektrischen Winkels von π/2
beabstandet und die Spule C 93 und die Spule D 94 sind
jeweils doppelt um die Spule A 91 und die Spule B 92 gewic
kelt. Im Ergebnis sind die elektrischen Signalperioden zwi
schen der Spule A 91 und der Spule B 92, zwischen der Spule
B 92 und der Spule C 93, zwischen der Spule C 93 und der
Spule D 94 und zwischen der Spule D 94 und der Spule A 91
jeweils mit einer Phasendifferenz von π/2 gleich dem Ab
stand vorhanden.
Der oben genannte Aufbau des Spulenteils 90, bei dem
ein Paar von Spulenanordnungen jeweils mit zwei Spulen,
welche in entgegengesetzte Richtungen gewickelt sind, eine
elektrische Phasendifferenz von π/2 bezüglich einander ha
ben, ist auf ähnliche Weise in dem Fall anwendbare wo der
Magnet 50 vom Vierpoltyp ist.
Die Ausnahme in dem Fall, wo der Magnet 50 vom Vierpol
typ ist, ist, daß jede der Ankerspulen eine Teilung mit ei
nem elektrischen Winkel von entweder π oder π/2 hat.
In dem Fall, wo der Magnet 50 vom Vierpoltyp ist und
die Spulenteileung π beträgt,, hat jede der Ankerspulen den
gleichen mechanischen Winkel wie der elektrische Winkel von
π/2 in dem Fall. wo der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist.
Das heißt, wenn gemäß Fig. 9 die Spulenteilung ein
elektrischer Winkel von π ist, ist es unmöglich, ein Paar
von Spulenanordnungen voneinander in einem Abstand eines
elktrischen Winkels von π/2 zu beabstanden, wie in dem Fall
Fall, in welchem der Magnet 50 von Zweipoltyp ist.
Mit anderen Worten, in dem Fall, in dem Magnet 50 vom
Vierpoltyp ist, überlappen die Spulenanordnung mit einer
Spulenteilung eines elektrischen Winkels von π einander,
wenn sie lediglich voneinander in einem Abstand eines elek
trischen Winkels von π/2 beabstandet werden.
Die Überlappung der Spulenanordnungen bewirkt, daß der
Spulenteil 90 in seiner Breite überaus groß wird, was nicht
erlaubt ist aufgrund einer räumlichen Beschränkung des Mo
tors.
Somit ist es sehr bevorzugt, daß die Spulenanordnungen
des Spulenteils 90 voneinander in einem Intervall eines
elektrischen Winkels von 3π/2 beabstandet sind, was die
gleiche elektrische Charakteristik wie π/2 hat, wie in der
obigen Zeichnung dargestellt.
Im Detail, eine elektrische Charakteristik basierend
auf der Situation, daß zwei Spulen eine elektrische Phasen
differenz von π/2 in Vorwärtsrichtung haben, ist die glei
che, wie diejenige, die auf der Situation basiert, daß zwei
Spulen eine elektrische Phasendifferenz von π/2 in Rück
wärtsrichtung haben. Diese Positionen mit einer elektri
schen Phasendifferenz von π/2 in Rückwärtsrichtung sind die
gleichen wie diejenigen, welche eine elektrische Phasendif
ferenz von 3π/2 in Vorwärtsrichtung in einer Vierpolkon
struktion haben.
Es sei beispielsweise angenommen, daß der gesamte elek
trische Phasenwinkel 2π beträgt; dann hat eine Spule an ei
ner Position mit einem Phasenwinkel von 3π/2 eine elektri
sche Phasendifferenz von π/2 bezüglich einer Spule an einer
Position mit einem Phasenwinkel von 0° entlang der Dreh
richtung der oberen Karte 70, auf der der Spulenteil 90 an
geordnet ist. Auf ähnliche Weise hat eine Spule an einer
Position mit einem Phasenwinkel von 0° eine elektrische
Phasendifferenz von π/2 bezüglich einer Spule an einer Po
sition mit einem Phasenwinkel von 3π/2 entgegen der Dreh
richtung der oberen Karte 70.
Mit anderen Worten, der Phasenwinkel kann entweder 3π/2
oder π/2 abhängig davon sein, welche der beiden Spulen als
Bezugspunkt genommen wird. In der vorliegenden Ausführungs
form wird der Phasenwinkel auf 3π/2 gesetzt, so daß die
elektrische Phasendifferenz zwischen den Spulen π/2 be
trägt.
Von daher ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform in
dem Fall, in dem die Teilung einer jeden Spule des Spulen
teiles 90 einen großen elektrischen Winkel von π hat, ein
Paar von Spulenanordnungen, von denen jede zwei Spulen doppelt
gewickelt beinhaltet, voneinander in einem Abstand ei
nes elektrischen Phasenwinkels von 3π/2 so beabstandet, daß
sie in der gleichen Ebene der oberen Karte 70 angeordnet
werden können, wodurch eine räumliche Einschränkung bei der
Ausbildung des Spulenteils 90 im Motor überwunden werden
kann.
Andererseits, in dem Fall, in dem der Magnet 50 vom
Vierpoltyp ist, kann jede der vier Spulen mit unterschied
lichen Phasen eine verringerte Teilung haben, so daß sie
auf der gleichen Ebene der oberen Karte 70 angeordnet wer
den können.
In diesem Falle sind alle vier Spulen in gleiche Rich
tung gewickelt.
In der vorliegenden Erfindung sind die vier Ankerspulen
so angeordnet, daß sie in Drehrichtung der oberen Karte 70
eine elektrische Phasendifferenz von π/2 haben und der Win
kelabstand zwischen den Bürsten 60 zur Verbindung zwischen
der unteren Karte 40 und den Segmenten des Kommutators 80
ist innerhalb des Bereiches von π/2 bis 3π/2 sowohl in dem
Fall gesetzt, wo der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist als auch
in dem Fall, wo er vom Vierpoltyp ist, wie nachfolgend noch
im Detail beschrieben wird.
In jedem Fall ist der Winkelabstand zwischen den Bür
sten 60 auf dem Bereich von π/2 bis 3π/2 beschränkt.
Fig. 10 zeigt schematisch einen Schaltkreis, bei dem
der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist und der Winkelabstand zwi
schen den Bürsten 60, welche in Kontakt mit dem Kommutator
80 gebracht sind, ein elektrischer Winkel innerhalb des Be
reiches von π/2 bis 3π/2 (ein mechanischer Winkel im Be
reich von 90° bis 270°) ist. Wie in dieser Zeichnung ge
zeigt, sind die vier Ankerspulen oder die Spule A 91, die
Spule B 92, die Spule C 93 und die Spule D 94 jeweils elektrisch
mit einem Segment a bzw. einem Segment b bzw. einem
Segment c bzw. einem Segment d des Kommutators 80 an ihren
einen Enden und gemeinsam mit dem Neutralpunkt C an ihren
anderen Enden in Verbindung.
Bei dem obigen Verbindungsschema kann der Winkelabstand
zwischen den Bürsten 60 ein elektrischer Winkel größer als
π/2 und kleiner als π sein, wie in Fig. 11 gezeigt. Die
nachfolgende Tabelle 1 zeigt Kontaktbeziehungen zwischen
den Bürsten 60 und den Segmenten des Kommutators 80 in
Drehrichtung der oberen Karte 70.
Wie aus der obigen Tabelle 1 zu sehen ist, sind in dem
Fall, wo der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist, die Eingangs-
und Ausgangsbürsten 60 fortlaufend über die Segmente des
Kommutators 80, welche in Kontakt hiermit sind und über die
Spulen leitend.
Genauer gesagt, wenn die Eingangsbürste 60 genau in
Kontakt mit dem Segment a des Kommutators 80 gebracht wird,
wie in Fig. 11 gezeigt, ist die Ausgangsbürste 60 in Kon
takt mit dem Segment b oder c des Kommutators 80 oder bei
den hiervon gebracht.
Im Ergebnis, selbst wenn Energie über ein Segment ein
gegeben wird, wird sie über eines oder zwei Segmente ausge
geben, nach dem sie über den Neutralpunkt C gelaufen ist,
wodurch der Spulenteil 90 leitend gemacht wird. Infolgedes
sen wird eine Antriebskraft aufgrund einer Wechselwirkung
zwischen dem Spulenteil 90 und dem Magnet 50 induziert, um
die obere Karte 70 um die Welle 30 zu drehen.
Im Gegensatz hierzu, wenn die Eingangsbürste 60 in Kon
takt mit zwei Segmenten zu einem Zeitpunkt gebracht wird,
wird die Ausgangsbürste 60 nur mit einem Segment in Kontakt
gebracht, was bewirkt, daß der Strom aufeinanderfolgend
durch zwei Segmente, zwei Spulen, den Neutralpunkt C, eine
Spule, ein Segment und die Ausgangsbürste 60 fließt.
Mit anderen Worten, in den meisten Fällen und wie in
Fig. 11 gezeigt, fließt der Strom aufeinanderfolgend durch
ein Segment, eine Spule, den Neutralpunkt C, eine Spule und
ein Segment, wodurch der Spulenteil 90 leitfähig gemacht
wird. In dem Fall, wo irgendeine der Bürsten 60 in Kontakt
mit zwei Segmenten zu einem Zeitpunkt gelangt, wird Strom
durch diese Segmente ein- oder ausgegeben, um den Spulen
teil leitfähig zu machen, wodurch bewirkt wird, daß der
Spulenteil fortlaufend leitfähig gehalten wird. Unter dem
Zustand, in dem der Spulenteil 90 leitfähig gehalten wird,
wird eine Antriebskraft aufgrund einer Wechselwirkung zwi
schen dem Spulenteil 90 und dem Magneten 50 induziert, um
die obere Karte 70 zu drehen.
Fig. 12 zeigt schematisch einen Schaltkreis, bei dem
der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist und der Winkelabstand zwi
schen den Bürsten 60, die in Kontakt mit dem Kommutator 80
gebracht sind, ein elektrischer Winkel im Bereich von π bis
3π/2 ist (ein mechanischer Winkel im Bereich von 180° bis
270°). Die untere Tabelle 2 zeigt die Kontaktbeziehungen
zwischen den Bürsten 60 und den Segmenten des Kommutators
80 in Drehrichtung der oberen Karte 70.
Wie aus der obigen Tabelle 2 zu sehen ist, arbeitet der
Schaltkreis, bei dem der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist und
der Winkelabstand zwischen den Bürsten 60 ein elektrischer
Winkel im Bereich von π bis 3π/2 ist, auf ähnliche Weise
wie der Schaltkreis von Fig. 11, um den Spulenteil 90 fort
laufend leitfähig zu halten.
Mit anderen Worten, wenn die Eingangsbürste 60 genau in
Kontakt mit einem Segment gebracht wird, beispielsweise dem
Segment a des Kommutators 80 wie in Fig. 12 gezeigt, ist
die Ausgangsbürste 60 in Kontakt mit dem Segment c oder d
des Kommutators 80 oder beiden hiervon.
Andererseits, in dem Fall, in dem die Eingangsbürste 60
in Kontakt mit zwei Segmenten zu einem Zeitpunkt gebracht
wird, ist die Ausgangsbürste 60 notwendigerweise nur mit
einem Segment in Kontakt gebracht.
Im Ergebnis fließt Strom ungehindert durch den Spulen
teil 90 ungeachtet des Drehwinkels der oberen Karte 70, wodurch
bewirkt wird, daß eine Antriebskraft aufgrund einer
Wechselwirkung zwischen dem Spulenteil 90 und dem Magneten
50 induziert wird, um die obere Karte 70 kontinuierlich zu
drehen.
Andererseits, in dem Fall, in dem der Winkelabstand
zwischen den Bürsten 60, welche in Kontakt mit den Segmen
ten des Kommutators 80 sind, ein elektrischer Winkel von π
(ein mechanischer Winkel von 180°) ist, wie in Fig. 13 ge
zeigt, wird jede der Bürsten 60 zu einem Zeitpunkt nur mit
einem Segment oder zwei Segmenten in Kontakt gebracht.
In dem Fall, wo jede der Eingangs- und Ausgangsbürsten
60 in Kontakt mit nur einem Segment gebracht wird, gibt je
de Ankerspule ein Signal mit einem elektrischen Phasenwin
kel von π/2 bei Drehung der oberen Karte 70 aus. Anderer
seits, in dem Fall, wo jede der Eingangs- und Ausgangsbür
sten 60 in Kontakt mit zwei benachbarten Segmenten des Kom
mutators 80 zu einem Zeitpunkt gebracht wird, wie durch die
strichpunktierte Linie in Fig. 13 dargestellt, fließt der
Strom durch die vier Ankerspulen des Spulenteiles 90 zum
gleichen Zeitpunkt.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ersehen läßt, er
gibt sich eine Vierphasen-Antriebscharakteristik, wenn jede
der Eingangs- und Ausgangsbürsten mit nur einem Segment in
Kontakt gebracht wird und eine Zweiphasen-Antriebscharakte
ristik zeigt sich, wenn jede der Eingangs- und Ausgangsbür
sten 60 zu einem Zeitpunkt mit zwei Segmenten in Kontakt
gebracht wird.
Unter der Voraussetzung, daß die vier Ankerspulen auf
der oberen Karte 70 so angeordnet sind, daß sie eine elek
trische Phasendifferenz von π/2 unter der Bedingung haben,
daß der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist, wird stets ein Strom
im Spulenteil 90 induziert, um eine fortlaufende Antriebs
kraft zu erzeugen. Diese Anordnung schafft auch eine merkliche
Endlage oder einen Rand bezüglich des Winkelabstandes
zwischen den Bürsten 60, wodurch es leicht wird, die Bür
sten 60 herzustellen.
Fig. 14 zeigt Verbindungen zwischen den Segmenten des
Kommutators 80 und dem Spulenteil 90 unter der Bedingung,
daß der Magnet 50 vom Vierpoltyp ist.
Wenn der Magnet 50 vom Vierpoltyp ist, beträgt die An
zahl von Segmenten im Kommutator typischerweise 8, was das
Doppelte der Pole des Magneten 50 ist. Vier der Segmente in
Drehrichtung sind elektrisch aufeinanderfolgend mit den
vier Ankerspulen verbunden, welche wiederum gemeinsam mit
dem Neutralpunkt C verbunden sind.
Die anderen vier Segmente, welche nicht direkt mit den
Ankerspulen verbunden sind, sind jeweils elektrisch mit den
Segmenten verbunden, welche direkt mit den Ankerspulen in
Verbindung stehen. Im Ergebnis ist die tatsächliche Anord
nung der Segmente ähnlich zu denjenigen, als wenn der Ma
gnet 50 vom Zweipoltyp wäre.
In dem Fall, wo die Anzahl der Segmente des Kommutators
80 gemäß obiger Beschreibung 8 beträgt, ist der Winkelab
stand zwischen den Bürsten 60 ein elektrischer Winkel im
Bereich von π/2 bis 3π/2 (ein mechanischer Winkel im Be
reich von 90° bis 270°), ähnlich zu den oben beschriebenen
Ausführungsformen.
Ähnlich zu der obigen Beschreibung der Konstruktion,
bei der der Magnet 50 vom Zweipoltyp ist, erfolgt nachfol
gend eine Beschreibung separat für den Fall, wo der Winkel
abstand zwischen den Bürsten 60, welche in Kontakt mit dem
Kommutator 80 sind, ein elektrischer Winkel im Bereich von
π/2 bis π ist und für den Fall, wo es ein elektrischer Win
kel im Bereich von π bis 3π/2 ist.
Fig. 15 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Aus
führungsform zeigt, bei der der Magnet 50 vom Vierpoltyp
ist und der Winkelabstand zwischen den Bürsten 60, welche
in Kontakt mit den Segmenten des Kommutators 80 gebracht
werden, ein elektrischer Winkel im Bereich von π/2 bis π
ist (ein mechanischer Winkel im Bereich von 45° bis 90°).
Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt die Kontaktbeziehungen
zwischen den Bürsten 60 und den Segmenten des Kommutators
80 bei Drehung der oberen Karte 70.
Wie aus der obigen Tabelle 3 zu sehen ist, sind, wenn
der Winkelabstand zwischen den Bürsten 60 ein elektrischer
Winkel im Bereich von π/2 bis π ist, die Verbindungsbezie
hungen zwischen den Bürsten 60 und den vier Segmenten, oder
dem Segment a, dem Segment b, dem Segment c und dem Segment
d annähernd die gleichen wie in Tabelle 1.
Die Ausnahme hiervon in dieser Ausführungsform ist, daß
das Segment a', das Segment b', das Segment c' und das Seg
ment d' dem Segment a, dem Segment b, dem Segment c und dem
Segment d nachfolgend angeordnet sind. Da jedoch das Seg
ment a', das Segment b', das Segment c' und das Segment d'
jeweils elektrisch mit dem Segment a, dem Segment b, dem
Segment c und dem Segment d in Verbindung ist, wird Strom
zuerst in dem Spulenteil 90 über das Segment a, das Segment
b, das Segment c und das Segment d induziert, wenn die Bür
sten 60 in Kontakt mit dem Segment a', dem Segment b', dem
Segment c' und dem Segment d' gebracht werden. Dieser Ab
lauf ist der gleiche, als wenn die Bürsten 60 in direkten
Kontakt mit dem Segment a, dem Segment b, dem Segment c und
dem Segment d gebracht werden würde.
Mit anderen Worten, der Unterschied zu Tabelle 1 ist,
daß die Bürsten 60 aufeinanderfolgend in Kontakt mit dem
Segment a, dem Segment b, dem Segment c, dem Segment d, dem
Segment a', dem Segment b', dem Segment c' und dem Segment
d' gebracht werden und Strom, der über die Bürste 60, wel
che in Kontakt mit dem Segment a', dem Segment b', dem Seg
ment c' und dem Segment d' ein- oder ausgegeben wird, wird
notwendigerweise über das Segment a, das Segment b, das
Segment c und das Segment d ein- oder ausgegeben.
Infolgedessen fließt selbst in dem Fall, wo der Magnet
50 vom Vierpoltyp ist und die Anzahl der Segmente des Kom
mutators 80 acht beträgt, der Strom immer im Spulenteil 90
der oberen Karte 70, wodurch bewirkt wird, daß eine An
triebskraft kontinuierlich aufgrund einer Wechselwirkung
zwischen dem Spulenteil 90 und dem Magnet 50 erzeugt wird.
Fig. 16 ist ein Schaltkreisdiagramm, welches eine Aus
führungsform zeigt, bei der der Magnet 50 vom Vierpoltyp
ist und der Winkelabstand zwischen den Bürsten 60, welche
in Kontakt mit den Segmenten des Kommutators 80 gebracht
werden, ein elektrischer Winkel im Bereich von π bis 3π/2
ist (ein mechanischer Winkel im Bereich von 90° bis 180°).
Die untere Tabelle 4 zeigt die Kontaktbeziehungen zwischen
den Bürsten 60 und den Segmenten des Kommutators 80 bei
Drehung der oberen Karte 70.
Wie aus der obigen Tabelle 4 zu sehen ist, sind, wenn
der Winkelabstand zwischen den Bürsten 60 ein elektrischer
Winkel im Bereich von π bis 3π/2 ist, die Verbindungsbezie
hung zwischen den Bürsten 60 und den vier Segmenten oder
dem Segment a, dem Segment b, dem Segment c und dem Segment
d praktisch die gleichen wie diejenigen in Tabelle 2.
Die Ausnahme bei dieser Ausführungsform ist, daß der
Kommutator 80 acht Segmente hat oder das Segment a, das
Segment b, das Segment c und das Segment d und das Segment
a', das Segment b', das Segment c' und das Segment d' sind
aufeinanderfolgend hieran angeordnet. Da jedoch das Segment
a', das Segment b', das Segment c' und das Segment d' elek
trisch jeweils mit dem Segment a, dem Segment b, dem Seg
ment c und dem Segment d verbunden sind, wird der Strom zu
nächst im Spulenteil 90 über das Segment a, das Segment b,
das Segment c und das Segment d induziert, wenn die Bürsten
60 in Kontakt mit dem Segment a', dem Segment b', dem Seg
ment c' und dem Segment d' gebracht werden. Dieser Ablauf
ist der gleiche, als wenn die Bürsten 60 in direkten Kon
takt mit dem Segment a, dem Segment b, dem Segment c und
dem Segment d gebracht werden würden.
In dem Fall, in dem die Segmente des Kommutators 80 in
der Reihenfolge von Segment a, Segment b, Segment c, Seg
ment d, Segment a', Segment b', Segment c' und Segment d'
in Drehrichtung der oberen Karte 70 angeordnet sind und die
Bürsten 60 in Kontakt mit dem Kommutator 80 gebracht wer
den, wobei sie voneinander in einem Abstand eines elektri
schen Winkels im Bereich von π bis 3π/2 sind, sind die Bür
sten 60 jeweils mit zwei Ankerspulen des Spulenteils 90 in
Verbindung, oder mit der Eingangsankerspule und der Aus
gangsankerspule, um diese leitend zu halten. Im Ergebnis
kann der vorliegende Motor in einer zweiphasigen Antriebs
weise betrieben werden.
Andererseits, in dem Fall, wo der Winkelabstand zwi
schen den Bürsten 60, welche in Kontakt mit dem Kommutator
80 gebracht werden, ein elektrischer Winkel von π ist, wird
in den meisten Antriebszuständen eine zweiphasige Antriebs
charakteristik gezeigt. Wenn jede der Bürsten 60 in Kontakt
mit zwei Segmenten zu einem gemeinsamen Zeitpunkt gebracht
wird, fließt der Strom durch die vier Ankerspulen des Spulenteils
90 zur gleichen Zeit, was zu dem Auftreten einer
vierphasigen Antriebscharakteristik führt.
In den oben genannten Ausführungsformen sind die vier
Spulen des Spulenteiles 90 aufeinanderfolgend auf dem Dreh
bauteil oder der oberen Karte 70 in gleichmäßigen elektri
schen Winkeln angeordnet und gemeinsam mit dem Neutralpunkt
C in Verbindung. In dem Fall, wo der Winkelabstand zwischen
den Bürsten 60 der elektrische Winkel von π ist, wird die
zweiphasige Antriebscharakteristik zusammen mit einer in
termittierenden vierphasigen Antriebscharakteristik ge
zeigt. Andererseits, in dem Fall, wo der Winkelabstand zwi
schen den Bürsten 60 ein elektrischer Winkel im Bereich von
π/2 bis π ist oder von π bis 3π/2 ist, wird nur eine zwei
phasige Antriebscharakteristik gezeigt, um stabil eine An
triebskraft zu erzeugen.
Fig. 17 zeigt ein Wellenformdiagramm, welches eine An
triebscharakteristik des Vibrationsmotors gemäß der vorlie
genden Erfindung darstellt. Wie in dieser Zeichnung ge
zeigt, hat jede der Ankerspulen 91, 92, 93 und 94 des Spu
lenteils 90 eine elektrische Phasendifferenz von π/2. In
der Zeichnung bedeutet eine Markierung "-" vor jeder der
Spulen c und d, daß jede dieser Spulen in entgegengesetzte
Richtung zur Wicklungsrichtung der zugehörigen Spule gewic
kelt ist.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, sind gemäß
der vorliegenden Erfindung die vier Ankerspulen des Spulen
teiles 90 gemeinsam mit dem Neutralpunkt c verbunden und so
angeordnet, daß sie Signale mit Perioden einer elektrischen
Phasendifferenz von π/2 erzeugen. Somit ist das Festsetzen
des Winkelabstandes zwischen den Bürsten 60, was bei her
kömmlichen Motorherstellungstechniken sehr schwierig ist,
viel freier durchführbar.
Auch ist bei dieser Erfindung der Spulenteil 90 nur in
vier Spulen unter der Bedingung unterteilt, daß sie die
gleiche Anzahl von Wicklungen haben, wie in üblichen zwei
phasig betriebenen Motoren. Weiterhin ist jedes Paar von
Spulen doppelt in entgegengesetzte Richtungen gewickelt.
Von daher kann der Vibrationsmotor der vorliegenden Erfin
dung in seiner Größe verringert werden, während er prak
tisch den gleichen Herstellungsvorgängen als übliche zwei
phasig betriebene Motoren unterworfen ist.
Weiterhin kann der Winkelabstand zwischen den Bürsten
60, welche in Kontakt mit den Segmenten des Kommutators 80
gebracht werden, freier gesetzt werden, was es einfacher
und angenehmer macht, die Bürsten 60 einzubauen.
Weiterhin sind die Ankerspulen des Spulenteils 90 ge
meinsam mit dem Neutralpunkt C verbunden, was zu der per
fekten Entfernung eines nichtleitenden Intervalls führt,
welches typischerweise bei üblichen zweiphasig betriebenen
Motoren auftritt, was wiederum ein stabiles Betreiben des
Motors bewirkt.
Von daher schafft die vorliegende Erfindung einen Vi
brationsmotor, der in der Lage ist, den Totpunkt eines ein
phasig betriebenen Motors zu beseitigen, ein nichtleitendes
Intervall eines zweiphasig betriebenen Motors zu beseitigen
und den komplexen Aufbau eines dreiphasig betriebenen Mo
tors ebenfalls gleichzeitig zu beseitigen. Weiterhin
schafft diese Erfindung einen neuen Motor durch einfache
Verbesserung der Struktur einer Spule. Weiterhin beseitigt
diese Erfindung die Herstellung fehlerhafter Einheiten auf
grund eines mechanischen Fehlers während der Motormassen
produktion. Somit hat die vorliegende Erfindung den Effekt,
daß die Produktivität erhöht wird und eine stabile An
gleichbarkeit und zuverlässiger Betrieb geschaffen werden.
Obgleich die bevorzugten Ausführungsformen der vorlie
genden Erfindung zum Zwecke der Darstellung beschrieben
worden sind, erkennt ein Fachmann auf diesem Gebiet, daß
eine Vielzahl von Modifikationen, Hinzufügungen und Abwand
lungen möglich ist, ohne vom Umfang der Erfindung abzuwei
chen, wie er in den beigefügten Ansprüchen angegeben ist.
Claims (4)
1. Ein Vibrationsmotor in Flachbauweise, mit:
einem unteren Gehäuseteil;
einem oberen Gehäuseteil zur Abdeckung des unteren Ge häuseteils;
einer Welle zur Verbindung des unteren Gehäuseteiles und des oberen Gehäuseteiles miteinander an ihren Mittel punkten;
einer unteren Karte, welche an einer oberen Oberfläche des unteren Gehäuseteiles angebracht ist;
einem Magneten, der an einer Kante der oberen Oberflä che des unteren Gehäuseteiles außerhalb der unteren Karte angeordnet ist, wobei der Magnet mit wenigstens zwei Polen polarisiert ist;
einer oberen Karte, welche um die Welle herum angeord net ist und gewichtsmäßig unbalanciert ist;
einem Kommutator, der an einer unteren Oberfläche der oberen Karte um die Achse der Welle herum angeordnet ist, wobei der Kommutator die doppelte Anzahl von Segmenten als Pole des Magneten hat;
einem Paar von Bürsten, welche mit ihren einen Enden fest mit der unteren Karte verbunden sind und deren andere Enden in Kontakt mit dem Kommutator gebracht sind, wobei die Bürsten voneinander in einem Abstand eines elektrischen Winkels im Bereich von π/2 bis 3π/2 angeordnet sind; und
einer Spulenvorrichtung mit einem Paar von Ankerspu lenanordnungen, welche auf einer oberen Oberfläche der obe ren Karte ausgebildet sind, wobei jede der Ankerspulenan ordnungen ein Paar von Ankerspulen beinhaltet, welche dop pelt gewickelt und gemeinsam mit einem Neutralpunkt verbun den sind, wobei die Ankerspulen der Ankerspulenanordnungen aufeinanderfolgend leitend gemacht werden, um eine elektri sche Phasendifferenz von π/2 in der Reihenfolge ihrer Akti vierung zu haben.
einem unteren Gehäuseteil;
einem oberen Gehäuseteil zur Abdeckung des unteren Ge häuseteils;
einer Welle zur Verbindung des unteren Gehäuseteiles und des oberen Gehäuseteiles miteinander an ihren Mittel punkten;
einer unteren Karte, welche an einer oberen Oberfläche des unteren Gehäuseteiles angebracht ist;
einem Magneten, der an einer Kante der oberen Oberflä che des unteren Gehäuseteiles außerhalb der unteren Karte angeordnet ist, wobei der Magnet mit wenigstens zwei Polen polarisiert ist;
einer oberen Karte, welche um die Welle herum angeord net ist und gewichtsmäßig unbalanciert ist;
einem Kommutator, der an einer unteren Oberfläche der oberen Karte um die Achse der Welle herum angeordnet ist, wobei der Kommutator die doppelte Anzahl von Segmenten als Pole des Magneten hat;
einem Paar von Bürsten, welche mit ihren einen Enden fest mit der unteren Karte verbunden sind und deren andere Enden in Kontakt mit dem Kommutator gebracht sind, wobei die Bürsten voneinander in einem Abstand eines elektrischen Winkels im Bereich von π/2 bis 3π/2 angeordnet sind; und
einer Spulenvorrichtung mit einem Paar von Ankerspu lenanordnungen, welche auf einer oberen Oberfläche der obe ren Karte ausgebildet sind, wobei jede der Ankerspulenan ordnungen ein Paar von Ankerspulen beinhaltet, welche dop pelt gewickelt und gemeinsam mit einem Neutralpunkt verbun den sind, wobei die Ankerspulen der Ankerspulenanordnungen aufeinanderfolgend leitend gemacht werden, um eine elektri sche Phasendifferenz von π/2 in der Reihenfolge ihrer Akti vierung zu haben.
2. Vibrationsmotor in Flachbauweise nach Anspruch 1,
wobei die obere Karte die Form eines Fächers mit einem be
stimmten Öffnungsgrad hat.
3. Vibrationsmotor in Flachbauweise nach Anspruch 1,
wobei jede der Ankerspulen der Spulenvorrichtung eine Un
terteilung eines elektrischen Winkels von π hat.
4. Vibrationsmotor in Flachbauweise nach Anspruch 1,
wobei jede der Ankerspulen der Spulenvorrichtung eine Un
terteilung eines elektrischen Winkels von π/2 hat.
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |