GEBIET DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
elektrischen Miniaturmotor (Kleinmotor oder
Kleinleistungsmotor), dessen Stator einen gummiartigen Magnet bzw. Gummimagnet
aufweist, zur Verwendung beim Betrieb z. B. eines Musik- oder
Videobandrekorders.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
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Fig. 4 zeigt schematisch Beispiele von Arten des
Aufbaus von Statoren eines konventionellen elektrischen
Miniaturmotors, der im allgemeinen zum Antrieb eines Bandes von z.
B. einem Musik- oder Videobandrekorder verwendet wird. Wie in
Fig. 4 (a) gezeigt, ist einer der Statoren durch eine
Anordnung von zwei aus Gummimagnet gemachten Polstücken 9, von
denen jedes einen Querschnitt von C-Konfiguration hat, entlang
eines Innenumfangs eines Motorgehäuses 10 im Falle eines
zweipoligen Motors aufgebaut. Alternativ dazu ist der Stator eines
anderen Beispiels von Fig. 4 (b) derartig aufgebaut, daß ein
rechtwinkliger Streifen 8 aus Gummimagnet bzw. gummiartigem
Magnet in eine runde Form gebracht wird, so daß er die
Krümmung des Innenumfangs des Motorgehäuses 10 annimmt, um darin
untergebracht zu werden, und dann der Streifen unter
vorbestimmten Bedingungen polarisiert wird. Ein Beispiel eines
solchen elektrischen Miniaturmotors ist in der Druckschrift
GB-A-2 193 385 gezeigt.
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Von den oben genannten Anordnungen wird das letztere
konventionelle Beispiel von Fig. 4 (b) häufiger und in
größerem Umfang verwendet als das erstere von Fig. 4 (a), aufgrund
der Leichtigkeit im Aufbauverfahren und der Überlegenheit in
den Herstellungskosten, mit Ausnahme für den Fall, daß der
ganze Motoraufbau auf eine ellipsoide Form oder dergleichen
beschränkt ist.
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Der Stator des konventionellen Beispiels mit den
Polstücken (9), die aus einem Gummimagnet mit Querschnitten
von C-konfiguriertem Gummi (Fig. 4 (a)) gemacht sind, ist
dahingehend vorteilhaft, daß er nur eine kleine Menge von
Gummimagnet benötigt. Er hat jedoch dahingehend Nachteile, daß er
ein Herstellungsverfahren mit komplexen Hilfsmitteln benötigt,
das manchmal eine lange Zeit zum Anbringen und Befestigen der
Magnetstücke an den Innenumfang des Motorgehäuses benötigt und
daß aufgrund möglichen Abreißens der einmal angebrachten
Gummimagnetstücke eine hohe Ausschußrate haben kann.
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Der rechtwinklige Gummimagnetstreifen (Fig. 4 (b))
hat einen Vorteil darin, daß er leicht in dem Motorgehäuse
gehalten werden kann und mit dem Gehäuse in einer kurzen
Zeitdauer hergestellt werden kann, da er mit dem ganzen
Innenumfang des Gehäuses eng in Kontakt gebracht wird. Der
rechtwinklige Gummimagnetstreifen hat jedoch einen Nachteil darin, daß
das Gehäuse einen in eine runde Form gebrachten langen
Streifen halten muß, der nicht-polarisierte Teile aufweist, die
Raumbereiche belegen können, die andernfalls freigelassen
werden könnten. Ein anderer Nachteil folgt aus der Härte oder
Sprödigkeit, die dem Gummimagnetmaterial eigen sind, die
manchmal einen negativen Einfluß auf die Eigenschaften des
Motors selbst haben können. Die Verbindungskanten des
rechtwinkligen Streifens können manchmal ein wenig von dem Innenumfang
des Gehäuses angehoben werden, was zu einer Zurückweisung
durch den bei der Herstellungskontrolle solcher
Miniaturmotoren angelegten strikten Standard, z. B. von ungleichmäßigen
Zwischenräumen oder Abständen zwischen dem Stator und dem
Rotor, führen kann.
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Zusätzlich dazu hat das Polarisierungsverfahren
selbst auch ein ungelöstes Problem auf den Entwurf der Form
eines Polarisationsjochs gegeben, das eine lange Zeitdauer in
Experimenten und Auswerten der experimentellen Ergebnisse
erfordern würde, da die Form des Polarisationsjochs einen
starken Einfluß auf das maximale Drehmoment und die
Verkämmungseigenschaften des fertigen Motors hat.
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Abgesehen davon wurde die Notwendigkeit zum
Verringern von Verkämmungseigenschaften eines solchen Miniaturmotors
erkannt, und es wurden in letzter Zeit einige Verbesserungen
entwickelt und in technischen Zeitschriften veröffentlicht.
Eine dieser Verbesserungen kann z. B. beinhalten, Kammzähne an
vorstehenden Polen eines Ankerkerns vorzusehen, wodurch ein
Rotor gebildet wird.
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In der Praxis wurde das Ausarbeiten von Kammzähnen
an den vorstehenden Polen des Ankerkerns des Rotors bisher und
wird auch derzeit durchgeführt, indem dünne Blätter
geschnitten bzw. gestanzt oder geätzt werden, um den Kern zu bilden,
so daß die Kammmzähne den Effekt des Verringerns der
Verkämmungseigenschaften soweit wie möglich zeigen konnten.
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Der nächste Schritt des Schichtens der dünnen
Blätter zeigt jedoch ein anderes Problem bei einer
Massenherstellung für einen Kern eines Miniaturmotors, der darauf
ausgerichtet ist, eine sogenannte "leichtgewichtige, dünne, kurze
und kleine" Struktur zu realisieren. Somit würde jede Maßnahme
gegenüber dem Vorsehen der Kammzähne an dem Rotor vorteilhaft
sein, um die Verkämmungseigenschaften effektiv zu verbessern.
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Darüberhinaus hat der Stator des rechtwinkligen
Gummimagnetstreifens, der zu der Leichtigkeit des
Herstellungsverfahrens führt, einen anderen Nachteil dahingehend, daß die
nicht-polarisierten Bereiche tatsächlich etwa die Hälfte der
ganzen Länge des Streifens beanspruchen, wobei sie überflüssig
und entbehrlich sind, um die gewünschten Motoreigenschaften zu
erreichen.
AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist dementsprechend ein Hauptziel der
vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Miniaturmotor zu schaffen,
dessen Stator einen Gummimagneten aufweist, der die oben
genannten verschiedenen Nachteile beseitigt und die den
konventionellen Motoren innewohnenden Probleme löst.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer
Miniaturmotor vorgesehen, dessen Stator mit einem Streifen aus
einem gummiartigen Magnet strukturiert ist, wobei der Streifen
polarisierte Bereiche und nicht-polarisierte Bereiche aufweist
und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Streifen eine
variierende Breite aufweist, wobei die Breiten der polarisierten
Bereiche größer sind als diejenigen der nicht-polarisierten
Bereiche. Insbesondere sind die Breiten von dem polarisierten
Bereich zu den Teilen von nicht-polarisierten Bereichen mit
minimaler Breite hin allmählich kontinuierlich und/oder
schrittweise verringert.
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In dem obengenannten elektrischen Miniaturmotor
können die polarisierten Bereiche des Streifens aus gummiartigem
Magnet weiterhin eine Vielzahl von diskreten Zonen
verkleinerter Bereiche aufweisen, und die nicht-polarisierten Bereiche
können eine Vielzahl von diskreten Zonen mit vergrößerter
Breite aufweisen. Die Zonen mit verkleinerter Breite können
Zahneinschnitte sein, die entlang des Umfangs der
polarisierten Bereiche vorgesehen sind, während die Zonen mit
vergrößerter Breite Vorsprünge sein können, die entlang des Umfangs der
nicht-polarisierten Bereiche vorgesehen sind.
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Da die Breite des aus einem gummiartigen Magneten
hergestellten Streifens kontinuierlich mit seiner Position
entlang der Länge zwischen seinen polarisierten Bereichen und
seinen nicht-polarisierten Bereichen variiert, variiert auch
seine magnetische Flußdichte kontinuierlich entlang seiner
Position bezüglich der Länge. Somit kann der planare Aufbau des
Streifens derartig festgelegt werden, daß seine
nicht-polarisierten Bereiche die minimale Breite haben, um Material zu
sparen und den Einfügevorgang zu erleichtern.
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Wie oben beschrieben, ist der elektrische
Miniaturmotor, der einen den Streifen verwendenden Stator aufweist,
vorteilhaft in seinem leichten Herstellungsprozeß, seinem
einfachen Polarisierungsprozeß, in seinen verringerten
Verkämmungseigenschaften, seiner raumsparenden Größe, in seiner
effektiven Verwendung von Gummimagnet und in seinem
Leichtgewicht des zu Ende gefertigten Motors.
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Weiterhin hat der Gummimagnetstreifen eine
verbesserte Flexibilität im Vergleich mit dem rechtwinkligen
Streifen des Miniaturmotors des Standes der Technik aufgrund seiner
geringen Breite der nicht-polarisierten Bereiche. Somit wird
das mögliche Anheben des Streifens an den Verbindungskanten,
wenn der Streifen in eine runde Form gebracht wird, effektiv
verhindert, und der Zwischenraum oder Abstand zwischen dem
Rotor und dem Stator wird stabil und gleichmäßig beibehalten,
wodurch die Zuverlässigkeit der Motoreigenschaften verbessert
wird.
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Während die neuen Merkmale der vorliegenden
Erfindung insbesondere in den beiliegenden Ansprüchen fortgesetzt
werden, wird die Erfindung sowohl in ihrem Aufbau als auch in
ihrem Inhalt aus der folgenden detaillierten Beschreibung im
Zusammenhang mit den Zeichnungen zusammen mit anderen Aufgaben
und Merkmalen besser verstanden und angenommen werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 (a) ist eine abgewickelte Ansicht eines
Beispiels eines Streifens aus Gummimagnet, der in einem
elektrischen Motor, der gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut
ist, verwendet wird.
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Fig. 1 (b) ist eine perspektivische Ansicht, die
eine Weise eines Einbringens des Gummimagnetstreifens von Fig.
1 (a) in ein Motorgehäuse zeigt.
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Fig. 2 (a) ist eine abgewickelte Ansicht eines
anderen Beispiels des Gummimagnetstreifens.
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Fig. 2 (b) ist eine Draufsicht, die eine Anordnung
zum effizienten Ausschneiden einer Anzahl der Streifen zeigt.
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Fig. 3 ist die schematische Ansicht eines
konventionellen rechtwinkligen Streifens, der aus dem Gummimagneten
hergestellt ist.
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Fig. 4 (a) und 4 (b) sind schematische Ansichten,
die die konventionellen Arten des Befestigens des
Gummimagnetes an dem Motorgehäuse zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In den folgenden Absätzen wird die folgende
Erfindung detaillierter anhand der in den beiliegenden Zeichnungen
gezeigten Beispiele beschrieben.
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In Fig. 1 (a) ist eine typische abgewickelte
Konfiguration eines aus einem Gummimagneten 4 hergestellten
Streifens gezeigt, der in einem gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellten Motor verwendet wird. Der Gummimagnetstreifen 4
hat polarisierte Bereiche 1 mit maximaler Breite,
nicht-polarisierte Bereiche 3 mit minimaler Breite und Bereiche 2 mit
kontinuierlich variierender Breite, die die polarisierten
Bereiche 1 mit den nicht-polarisierten Bereichen 3 verbinden.
Fig. 1 (b) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Weise
des Einfügens des Gummimagnetstreifens 4 zeigt, der in ein
Motorgehäuse 10 hinein in einer runden Form eingebracht wird.
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In Fig. 2a ist eine abgewickelte Ausbildung eines
anderen Beispiels des Gummimagnetstreifens 7 zur Verwendung in
dem Motor der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der
Gummimagnetstreifen 7 hat auch eine ähnliche planare Konfiguration, die
polarisierte Bereiche 1 mit maximaler Breite, die
nicht-polarisierten Bereiche 3 mit minimaler Breite und die verbindenden
Bereiche mit kontinuierlich variierender Breite aufweist. In
dem als Beispiel gezeigten Gummimagnetstreifen sind eine
Vielzahl von Zahneinschnitten 5 entlang des Umfangs der
polarisierten Bereiche mit bestimmten konstanten Intervallen
vorgesehen, um die Verkämmungseigenschaften zu verbessern, während
eine Vielzahl von Vorsprüngen 6 entlang des Umfangs der nicht-
polarisierten Bereiche 3 mit bestimmten gegebenen Intervallen
vorgesehen sind, um den Einfügevorgang zu erleichtern. Durch
Vorsehen der Zahneinschnitte 5 und Vorsprünge 6 wird die
Wirksamkeit des endgültigen Miniaturmotors exzellent gemacht.
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Die beiden Ausführungsformen des
Gummimagnetstreifens von Fig. 1 (a) und Fig. 2 (a) haben Formen, die geeignet
sind zum effizienten Schneiden (mit sehr kleinem
Schneidabfall) wenn eine Vielzahl von ihnen derartig geschnitten wird,
daß sie auf eine Weise angeordnet sind, daß die Teile
maximaler Breite und die Teile minimaler Breite Seite an Seite, wie
in Fig. 2 (b) gezeigt, gelegt sind.
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Die Tabelle auf der nächsten Seite faßt die
Ergebnisse der Experimente zusammen, die durchgeführt wurden, um
die Überlegenheit der Eigenschaften der elektrischen Motoren,
die gemäß der vorliegenden Erfindung gebaut worden sind, im
Vergleich zu denjenigen des konventionellen Motors zu
bestätigen.
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In dem Experiment wird ein Miniaturmotor, der mit
dem konventionellen aus einem Gummimagneten hergestellten
rechtwinkligen Streifen 8, wie in Fig. 4 (b) gezeigt,
verwendet, und die Ergebnisse sind in der Tabelle als
Vergleichsbeispiel angezeigt. Ein Motor mit dem Gummimagnetstreifen, der
polarisierte Bereiche von maximaler Breite,
Verbindungsbereiche von kontinuierlich variierender Bereiche und
nicht-polarisierte Bereiche minimaler Breite aufweist, wie in Fig. 1 (a)
gezeigt, wird verwendet, und die Ergebnisse sind in der
Tabelle als Arbeitsbeispiel 1) gezeigt, während diejenigen des
anderen Gummimagnetstreifens, der mit den Zahneinschnitten 5 und
Vorsprüngen 6, wie in Fig. 2 gezeigt, versehen ist, in der
Tabelle als Arbeitsbeispiel 2) gezeigt wird.
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Diese Gummimagnetstreifen sind in
Miniatur-Gleichstrommotoren folgender technischer Daten verwendet:
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Außendurchmesser: 30 mm, Höhe: 25 mm, und
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Nennleistung: 0,1 W.
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Die Tests wurden unter folgenden experimentellen
Bedingungen durchgeführt:
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4,2 V Gleichspannung, 25 mA, 2400 Upm, über 2000 h.
Tabelle
Verkämmungseigenschaften
Gleichlaufschwankung
Gesamtbeurteilung
Vergleichsbeispiel
Arbeitsbeispiel
Akzeptabel
Gut
Exzellent
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In der obigen Tabelle zusammengefaßt zeigen die Ergebnisse der
Vergleichsexperimente, daß der gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebaute Miniaturmotor die folgenden Vorteile
aufweist:
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1) Eine bemerkenswerte Verbesserung der
Verkämmungseigenschaften.
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2) Ein leichtes Herstellungsverfahren und die
resultierende bemerkenswerte Verbesserung der Ausschußrate.
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3) Eine raumsparende Miniaturgröße des zu Ende
gefertigten Motors von sogenanntem "leichtem Gewicht und dünn,
kurz und kleiner Größe" wird realisiert.
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4) Die Gummimagnetstreifen sind derartig geformt,
daß ein effizientes Ausschneiden mit sehr geringen
Schneidabfällen durchgeführt werden kann, wenn eine Vielzahl von ihnen
derartig ausgeschnitten wird, daß sie auf eine Weise
angeordnet sind, daß die Teile maximaler Breite und die Teile
minimaler Breite Seite an Seite gelegt werden.