JP4125371B2 - 二相電動機、とくに時計の電動機または表示装置の針の駆動用の電動機 - Google Patents

Description

二相電動機、とくに時計の電動機または表示装置の針の駆動用の電動機 本発明は二相電動機、とくに時計の電動機または表示装置の針の駆動用の電動機に関するものである。
かかる電動機は例えば、出願人の欧州特許EP587685に記載されている。本発明の目的はトルクを増し、製造の単純性という利点と減速機などの関連する機構を組み込む可能性を失うことなく磁束閉鎖部品を除去するようにかかる電動機を改良することである。
このため、本発明は電気コイルによって励起される固定子部分と、Ｎが３または５に等しい、交番する方向に放射状に磁化されたＮ対の極を有する磁化された回転子によって構成される二相電動機に関するものである。固定子部分はそれぞれが中心の脚を囲繞する電気コイルを一つ備えているＷ字形の少なくとも二つの回路を有する。Ｗ字形の回路は中心脚の一つが磁気移行部の正面に位置するときに、他の中心脚が磁極の正面に来るように配置されている。Ｗ字形回路の脚の磁極片はπ/4の角度で間隔が置かれ、異なる位相に属するＷ字形の二つの回路の中心の脚の磁極片はπ/２±ｋ.π/Ｎにほぼ等しい角度で角度方向に間隔が置かれている、ここでＮは磁極対の数で３または５、ｋは０、１、または２に等しい。
かかる電動機は、作用歯の数が増えたために（４ではなく６）また空気中の磁場の線の軌跡の減少のおかげで本発明の目的に答えるものである。Ｗ字形の固定子回路の形状がコイルを受ける中心極と隣接する二つの極の間の磁場の線の閉鎖を保証する。
有利には、Ｗ字形の二つの回路は共通の脚を有する。このようにして固定子は単一の部品の形で実現され、それによって支えの上に固定された複数個の部品で形成された固定子で生じるような角度の位置決めのいっさいの問題が排除される。推奨実施態様において、本発明は組立費用が安く、厚みがきわめて薄い電動機に関するものである。
第一の変型によれば、Ｗ字形の二つの回路の外側の脚は円弧の形の留め金によって連結され、留め金は有利にはπ/４度の間隔のある固定子歯を備えている。
この変型は構成部品点数を減らして、すなわち回転子と、二つの電気コイルを支えている単一の部品で形成された固定子だけで、電動機を実現することを可能にする。
現状技術のステップモーターはさらに回転子の磁化された極が固定子歯に向き合ったときに、あるいは二つの磁極の間の移行部が固定子歯に向かい合ったときにとくに恵まれた平衡位置にあることによる寸動を示す。ディテントトルクは、そのために、周波数が磁極の数と固定子極の数に依存する角度位置の周期関数を構成する。現状技術において、極の数を増すことによってこの関数を「平滑にする」ことが試みられた。しかしそれは機械的複雑性が増し、製造、組立コストが高くなることを意味する。
本発明の第二の目的は、妥当な数の磁極と固定子極で、ディテントトルクのかなりの制限を提供する構造を提案することによってこの欠点を解消することである。
このため、本発明は隣接する脚が共通で、それによって８極の固定子を形成するＷ字形の四つの回路を使用する推奨実施態様に関するものである。直径方向に相対するＷ字形の回路の中心脚は同位相のコイルを担持している。
この構造は、関数の調波２と４（ディテントトルク、角度位置）を解消してディテントトルクを大幅に減らすことができる。このようして本発明による電動機は磁極または固定子極の数が少ないにもかかわらず寸動がない。
有利には、固定子は極端が角度的に等距離にある直径方向に相対するＷ字形の二対の回路を備えるように打ち抜かれた単一の部品によって構成される。有利には、電気コイルを受ける脚は、電気コイルを脚の平面内に導入し、摺動によって対応する脚の周囲に設置することを可能にする寸法に刳り貫かれた中心部分の中に延長している。
したがって、コイルは複雑な固定子部分の周囲のコイル巻きよりも経済的な方法で別個に製造され、つぎに対応する脚の上に通すことができる。
固定子は単純でコストの低い方法で製造できる。それが打ち抜かれた単一の部品で形成されているために組立精度と狂いの問題が回避される。
好適には、電気コイルを担持する脚は放射状に延長する。特定の実施態様によれば、固定子は薄板を重ねて構成される。この実施態様は固定子打ち抜きのためのコストの低い加工技術の使用と、固定子の磁気性能の改良を可能にする。
好適には、磁極片の前端はコイルの内側前面の平面内に位置する。
特定の変型実施態様によれば、回転子は固定子の平面に垂直な方向に磁化され、ずらせた歯を有する二枚の切欠をつけた円盤の間に置かれた磁石によって形成される。
特定の変型実施態様によれば、二相電動機は磁束閉鎖補助部品、有利には回転子と同軸の軟質材料の磁束閉鎖部品を備えている。
第一の実施態様によれば、磁束閉鎖部品はリング状の円筒状の部品である。このリングは回転子に対して固定とするか、磁石と一体とすることができる。
第二の実施態様によれば、磁束閉鎖部品は固定子の歯に向かい合って位置づけられた歯を形成する縦溝を有するリング状の円筒状の部品である。
本発明は付属の図面を参照して以下の説明を読むことによっていっそう良く理解できるだろう。
図１と２は本発明による電動機の第一の変型のそれぞれ平面図と横断面図である。
図３は本発明による電動機の第二の変型の平面図である。
図４は本発明による電動機の第三の変型の平面図である。
図５は本発明による電動機の第四の変型の平面図である。
図６は本発明による電動機のための回転子の横断面図である。
図７は前記回転子の平面図である。
図８は回転子の別の変型の横断面図である。
図１と２は本発明による電動機のそれぞれ平面図と横断面図である。電動機は固定子（1）と回転子（2）を備えている。
固定子（1）は厚みが２ミリメートルの金属薄板の打ち抜きによって、または軟質磁性材料の複数の金属薄板を積み重ねて実現されている。固定子はそれぞれが一つの中心脚（5,6）と二つの側面脚（7,8と9,10）を有するＷ字形の二つの回路（3,4）を有する。中心脚（5,6）はそれぞれ磁極片（11,12）で終わっている。側面脚も磁極片（14から16）と、記載した実施例で、共通の磁極片を有するＷ字形の第一の回路（3）とＷ字形の第二の回路（4）にそれぞれ属する二つの脚（8,9）を有する。
固定子（1）はさらに、例えばネジやリベットなどの、支えの上に固定する手段の通過のための孔（17,18,19）を備えている。
中心脚（5,6）はそれぞれ電気コイル（20,21）を受ける。これら二つの脚（5,6）は放射状に向けられている。
回転子（2）は５対の磁極を備えている。回転子は南極と北極を、外面（26）上に交互に備えるために放射状に磁化された円筒状の部品（25）によって形成されている。磁化された部分は円筒状の鉄心の上に接着した瓦状の薄い磁石の組み合わせによって、または管状区分の磁化によって形成することができる。
もう一つ別の解決法は、向かい合った二つの極が、円筒状の要素の中に侵入している円弧の区域によって接続された、隣接する周辺表面の要素で形成されるように縁取りに沿って円筒状の部品の表面を磁化することから成る。
回転子（2）は図２に見える旋回軸（26,27）によって周知の仕方で支えられている。
電気コイル（20,21）を支えている相対する二つの位相の中心脚（5,6）は、一方の磁極（30）が磁極片の一方（12）に向かい合っているとき、他方の磁極片（11）が移行部（31）に向かい合うように向けられている。
回転子（2）は歯車列（33から35）を駆動するのに適した切欠を付けたリング（32）を有する。この歯車列は回転運動を出力軸（36）に伝達する。
固定子（1）は、記載した例では、歯車列（32から35）の軸の保持も保証する補完的な二つの殻体（37,38）で形成されたケース内に格納されている。
図３は二つの回路の外側脚（7,10）の先端を形成する磁極片（14,16）が極歯（41から43）を有する留め金（40）によって結合されている点で先に記載したものとは異なる変型実施態様を示している。Ｗ字形の回路（3,4）と留め金（40）によって形成された全体は軟質磁性材料の単一の部品から、または積み重ねを形成する複数個の薄板から打ち抜かれる。
固定子（1）の中心部分（45）は割り貫かれる。電気コイル（20,21）の導入は図３の平面に対応する固定子の平面に垂直な方向に沿った第一の移動と、ついでコイルを中心脚（5,6）の一つの周囲に装着するための放射状方向の摺動による移動によって実施される。この作業はもちろん回転子（2）を取り付ける前に実現される。コイルは断面が脚（5,6）の断面を補完し、対応する脚（5,6）の磁極片（11,12）の先端と同一平面になる前面（48,49）を有する鉄心（46,47）の上に形成することができる。
図４はＷ字形の回路（3,4）が分離されている点が上記の変型と異なる第三の変型実施態様の平面図である。回路は、Ｗ字形の回路の一つ（3）の中心脚（5）の磁極片（11）が磁石の移行部（31）の正面に来るとき、別のＷ字形の回路（4）の中心脚（6）の磁極片（12）が磁極（50）の正面に来るように位置づけられている。
図５は四つのＷ字形回路（51,52,53,54）を備えている点が上記の変型とは異なる第四の変型実施態様の平面図である。直径方向に相対するＷ字形の二つの回路は同位相に属する。中心脚（55,56,57,58）はそれぞれ一つの電気コイル（59,60,61,62）を担持している。連続する二つの側面脚（63,64）、（66,67）、（69,70）、（72,73）はそれぞれ共通の磁極片（65,68,71,74）を表している、連続する磁極片（65,68,71,74,75から78）はπ/4の角度で間隔が置かれている。
Ｗ字形の四つの回路（51から54）を有する固定子は単一部品または部品の積み重ねから打ち抜かれ、その寸法と形状がコイル（59から62）を中心脚（55から58）の上に通すことを可能にする中心中刳り（80）を規定する。
図６と７はそれぞれ本発明による電動機のための回転子の横断面図と平面図である。回転子（2）は、ずらされた歯（81,82）を備え、その間に固定子の中心平面に垂直な方向に磁化した磁石（83）が位置づけられている二つの切欠付きの円盤によって形成されている。切欠付きの円盤の一つ（81）の歯（89から93）は他方の切欠付きの円盤（82）の連続する二つの歯（94から98）の間に形成されたくぼみに対応している。切欠付きの円盤（81,82）のそれぞれは５つのくぼみによって分離された５つの歯を備えている。
図８は回転子の別の変型の横断面図である。回転子はリング（99）の表面で交番する極を備えるように縁取り状に磁化した10の区域（100から109）を有する、軟質磁性材料製のリング（99）を有する。
以上のごとく本発明を非制限的な例として説明した。当業者は本発明に合致した固定子または回転子を異なる形で実現することができるだろう。

Claims (2)

1. 電気コイルによって励起される固定子部分（１）と、磁化された回転子（２）によって形成される二相電動機において、
   回転子（２）が、Ｎが３または５に等しい、交番する方向に放射状に磁化されたＮ対の極を有し、
   固定子部分（１）が、それぞれが中心の脚（５，６）を囲繞する電気コイル（２０，２１）を一つ備えているＷ字形の少なくとも二つの回路（３，４）を有し、
   前記Ｗ字形の回路（３，４）が、中心脚の一つが磁気移行部の正面に位置するときに、他の中心脚が磁極の正面に来るように配置され、
   Ｗ字形回路の脚の磁極片は、π／４の角度で間隔が置かれ、
   異なる位相に属するＷ字形の二つの回路（３，４）の中心の脚の磁極片は、π／２にほぼ等しい角度で角度方向に間隔が置かれ、
   前記Ｗ字形の二つの回路が、共通の磁極片を有することを特徴とする二相電動機。
2. Ｗ字形の二つの回路（３，４）の外側脚が、円弧状の留め金（４０）によって連結され、
   該留め金が、π／４度の間隔のある固定子歯（４１から４３）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の二相電動機。

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