JPH0919117A - 2つのロータを備えた多極モータ - Google Patents
2つのロータを備えた多極モータInfo
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Abstract
れたモータのアセンブリの大きさを縮小すると共に、2
つのロータを互いに独立に作動させるための複雑な制御
信号を用いる必要性を無くし、高レベルの動作信頼性を
保証する。 【解決手段】 2つのロータを備えた多極モータは、2
つの軸方向に磁化された同軸のロータ3,5を有する。
2つのロータの両側にそれぞれ開口部19,20を有す
る第1,第2のステータ部13,15が設けられ、2つ
のロータの間に中間ステータ部17が設けられる。第
1,第2のステータ部は、各々の開口部を画定する2つ
の極拡張部を有する。各々の極拡張部は、巻線33a,
33bのコア30内を通る主磁気回路によって中間ステ
ータ部17に接続される。
Description
えた多極モータに関し、より詳細には、時計の2つの針
を直接駆動するためのモータに関する。このタイプのモ
ータは、種々のカウンタの針や可動素子を駆動するのに
も使用され得る。
られた少なくとも1対の同軸針を有する時計が益々数多
く出現している。これらの時計は例えばクロノグラフで
あり、このような時計では、クロノグラフの針が時針と
分針を備えて中心部に設けられている。また、他に知ら
れている時計としては、時分を指示する2つの針のみを
有しているが、これら2つの針が現在の時刻以外の別の
情報を提供するために互いに独立に動くようになってい
るものもある。
を互いに独立に駆動するために2つのモータが用いられ
ている。通常は、各々のモータがそれぞれ1つの針に係
合している。さらに、電気機械時計の構造を簡素化し且
つその製造コストを低減するために多極モータを用いる
ことが有利であることは知られている。多極モータの有
利な点は、2極モータと比べて、動きを低速にすること
なく針を直接駆動できることである。かかる状況におい
て、モータのロータのシャフト上に針を直接取り付ける
ことができ、これによって、ギアを用いる必要がなくな
る。
直接駆動する技術は、例えば欧州特許第312946号
公報において知られている。この公報では、第1のモー
タのロータのシャフトは、第1の針のパイプを形成する
中空シリンダの形状を有しており、また第2のモータの
ロータのシャフトは、第1のロータの中空シャフトの中
を通るシャフトの形で延びている。従って、第2のモー
タのロータのシャフトは、第2の針を受け入れるように
設けられた、大砲の形をした小歯車を形成している。2
つのモータは、一方が他方の上に位置するように配置さ
れている。
77811号公報には、互いに独立に作動し得るように
なっている複数のロータを備えた時計用モータが開示さ
れている。しかしながら、この公報に示される時計は、
異なる幾つかの制御信号を発生することができる電子的
手段を備えており、これら制御信号はそれぞれ1つのロ
ータを制御するのに用いられている。
12946号公報に示されるタイプの構成は不利な点を
もっている。実際、一方が他方の上に位置するよう配置
された2つのモータのアセンブリは、その高さが余りに
大きすぎて、例えば極度に平坦な時計の場合には適用す
ることができない。さらに、一方のモータが他方のモー
タに及ぼす磁気的な影響を最小限に抑制するために、こ
れら2つのモータ間にある程度の間隔をおく必要がある
が、これは、アセンブリの高さを更に増大させることに
なる。
公報に示されるタイプの構成も不利な点をもっている。
実際、異なる制御信号を発生するための電子的手段を用
いることによって、その電子的手段の製造が複雑化し、
また、不利なエネルギー消費によりモータの動作信頼性
が低下する。本発明の一つの目的は、互い独立に2つの
針を駆動するための2つのロータを備えたモータを提供
することにより、2つの同軸針を独立に作動させるよう
設けられたモータのアセンブリの大きさを縮小すること
である。
つの針を駆動するための2つのロータを備えたモータを
提供することにより、2つのロータを互いに独立に作動
させるための複雑な制御信号を用いる必要性を無くすと
共に、高レベルの動作信頼性を保証することである。
ロータを備えた多極モータであって、第1及び第2の多
極の同軸のロータで、各ロータが複数の磁気ダイポール
を有し、該磁気ダイポールが、該ロータの回転軸と実質
的に平行する方向において一方向とその反対方向に交互
に指向されると共に、該回転軸の周りにリング状に配列
されている、前記第1及び第2のロータと、第1及び第
2のステータ部と、該第1及び第2のステータ部の間に
配置された中間ステータ部とを具備し、前記第1,第2
のステータ部及び中間ステータ部は、それぞれステータ
開口部を有し、該ステータ開口部は、前記ロータの前記
回転軸と同じ軸を持つように位置合わせされており、前
記第1及び第2のステータ部は更に、それぞれ対応する
ステータ開口部の一方の側に位置する第1及び第2の極
拡張部を有し、該第1及び第2の極拡張部は、それぞれ
対応するステータ開口部の縁において規則正しく歯とス
ロットが連続して配列されてなる第1及び第2の鋸歯状
部を有し、前記第1及び第2の極拡張部は、それぞれ磁
束案内用脚部によって前記中間ステータ部に接続され、
該磁束案内用脚部の上には巻線がそれぞれ設けられ、該
巻線が、前記2つのロータを備えたモータを制御し付勢
するための手段に電気的に接続されており、前記第1の
ロータは、前記第1のステータ部及び前記中間ステータ
部の間で回転可能に取り付けられ、前記第1のロータの
前記磁気ダイポールは、一方の側が前記第1のステータ
部の前記第1及び第2の鋸歯状部と対向し、且つ、他方
の側が前記中間ステータ部の極拡張部と対向するよう位
置付けられており、前記第2のロータは、前記第2のス
テータ部及び前記中間ステータ部の間で回転可能に取り
付けられ、前記第2のロータの前記磁気ダイポールは、
一方の側が前記第2のステータ部の前記第1及び第2の
鋸歯状部と対向し、且つ、他方の側が前記中間ステータ
部の極拡張部と対向するよう位置付けられている、こと
を特徴とする2つのロータを備えた多極モータが提供さ
れる。
化された2つのロータを備えたモータが提供される。さ
らに、第1のロータと第2のロータの間に配置され、且
つ、4つの磁束案内用脚部によって4つのステータ極拡
張部に接続されている中間ステータ部の存在により、第
1のステータ部と第2のステータ部の間の磁気的結合の
遮断を保証することができる。
在により、モータを外部の磁界から保護する機能を保証
し、ひいてはモータの動作信頼性を高めることができる
ことである。本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を
参照しながら以下に記述される実施形態を用いて与えら
れる記載から明らかとなるであろう。
タの一実施形態が示される。このモータは特に、時計の
時針と分針を独立に且つ両方向に駆動するのに用いるこ
とができる。図2を参照すると、モータは、それぞれ3
及び5の参照番号が付された2つの同軸ロータを備えて
いる。これら2つのロータと該ロータが取り付けられて
いるシャフトは、図1では図面を見易くするために省略
されている。
極ロータである。図示の例では、各ロータは同じ構成で
あり、概して円形ディスクの形状を有している。各ロー
タは磁気材料で作られた中心部を備えており、当該中心
部の周りを、7の参照番号が付された永久磁石からなる
1組の磁気ダイポールで形成された周辺リングが囲繞し
ている。本実施形態では、各ロータに対して30個の磁
気ダイポールが設けられており、各磁気ダイポールは、
軸方向すなわちロータの回転軸と平行する方向に指向さ
れている。
に30個のセクタに分割するように当該ロータの周辺に
規則正しく配列されている。さらに、各々の磁石すなわ
ち磁気ダイポール7は、一方向とその反対の方向に交互
に指向されている。従って、ロータの回転面において見
た場合、同じ方向に指向された一つの磁気ダイポールと
次の磁気ダイポールの間の角度的な距離は、12°の2
倍、すなわち24°となる。
は、それぞれシャフト9及び11上に取り付けられてい
る。ロータ3を担持するシャフト9は中空のシャフトで
あり、その内側に、真鍮等の磁気材料で作られたセンタ
リング管10が通っている。シャフト9は、固定されて
いるセンタリング管10の周りに回転自在に取り付けら
れている。センタリング管10もまた中空であり、その
内側に、ロータ5を担持するシャフト11が通ってい
る。本実施形態に係る2つのロータを備えたモータが時
針と分針を直接駆動するのに用いられる場合には、一方
の針は、シャフトすなわちパイプ9上に直接取り付けら
れ、他方の針は、好適には、シャフト11の端部が組み
込まれたパイプ12上に取り付けられる。
び第2のステータ部15を備えている。これら2つのス
テータ部は、それぞれ概して円形の形状のステータ開口
部19及び20を有している。さらにモータは中間ステ
ータ部17を備えており、該中間ステータ部は、その中
にフランジ14が配設されているステータ開口部21
(図3参照)を有している。3つのステータ部13,1
5及び17は互いに平行に配列され、各々の開口部は、
ロータ3及び5の軸と同じ軸を持つように位置合わせさ
れている。中間ステータ部17のステータ開口部21
は、フランジ14の形状に従って広がっているセンタリ
ング管10の端部を収容している。
0は中間ステータ部17に固定されており、ロータ3及
び5をそれぞれ担持するシャフト9及び11は、センタ
リング管10に対して、自由に回転できるように長手方
向に位置決めされている。また、図2に示されるよう
に、第1のロータ3は第1のステータ部13と中間ステ
ータ部17の間で間隔をおいて配列され、同様に、第2
のロータ5は第2のステータ部15と中間ステータ部1
7の間で間隔をおいて配列されている。
は、それぞれ当該ステータ開口部の一方の側に設けられ
た2つの極拡張部を備えている(図1には第1のステー
タ部13の極拡張部13a,13bのみが示されてい
る)。これらの極拡張部は、各々の端部が当該ステータ
開口部の縁で鋸歯状部28a,28bとなっている。図
示の例では、第1及び第2のステータ部13及び15は
同じ構成である。
間ステータ部17は、一方の側ではステータ開口部21
を囲繞する環状部23をなすように形成され、他方の側
ではT字形状の接続部24をなすように形成されてい
る。環状部23は、第1のステータ部13と第2のステ
ータ部15の間で、第1のステータ部13の2つの鋸歯
状部28a及び28bと第2のステータ部15の2つの
鋸歯状部(図1には示されていない)とが互いに向かい
合うような位置に設けられている。一方、接続部24
は、それぞれT字の横棒の左端及び右端を形成する2つ
の固定用突出部31を備えている。左側の突出部は、磁
束案内用脚部26aを介して第1のステータ部13の極
拡張部13aに、また磁束案内用脚部26cを介して第
2のステータ部15の対応する極拡張部に、それぞれ磁
気的に結合されている。同様にして、右側の突出部は、
磁束案内用脚部26bを介して第1のステータ部13の
極拡張部13bに、また磁束案内用脚部26dを介して
第2のステータ部15の対応する極拡張部に、それぞれ
磁気的に結合されている。
び26dの各々は、その両端部が固定用突出部31によ
って終端された直線状のコア30によって形成されてい
る。各脚部と対応するステータ部の接続は、ねじ(図示
せず)を用いて行うことができる。しかしながら、当業
者に知られている他の固定手段を用いてもよい。各脚部
26a,26b,26c及び26dのコア30の周りに
は、巻線すなわちコイル33a,33b,33c及び3
3dがそれぞれ設けられている。これらの巻線は、制御
及び付勢用手段(図示せず)に電気的に接続されてい
る。
3の極拡張部13a及び13bと第2のステータ部15
の対応する極拡張部は、各々の端部が当該ステータ開口
部の縁で鋸歯状部となっている。図1において見ること
ができるように、これらの鋸歯状部は、歯35とスロッ
ト36が交互に配列されて成り、図示の例では、各々の
歯及びスロットは全て同じ幅を有している。ステータ開
口部19の縁に形成された2つの鋸歯状部28a及び2
8bは、図1において38及び39の参照番号が付され
た2つの接続用スロットによって互いに分離されてい
る。これら2つの接続用スロットは、2つのステータ極
拡張部13a及び13bを磁気的に絶縁するのに用いら
れる高度に磁気抵抗性のゾーンを形成する2つの部材4
1及び42に対向するよう配置されている。
って、異なる巻線33a,33b,33c及び33dの
各々のコア30は、各々の一端を介してそれぞれ対応す
るステータ極拡張部に磁気的に結合されると共に、各々
の他端を介して中間ステータ部17に磁気的に結合され
ている。従って、各々の巻線33a,33b,33c又
は33dに流れる電流により磁界が形成され、この磁界
は、それぞれ対応するステータ極拡張部に導かれると共
に、中間ステータ部17にも導かれる。このようにして
案内された磁力線は、磁気ギャップを通して再び閉塞
し、巻線33a,33b,33c及び33dを介して主
磁気回路を形成する。各巻線によって磁気ギャップ内に
生成された磁界を2つのロータ3及び5の永久磁石上に
集中させるために、中間ステータ部の環状部23が、第
1及び第2のステータ部13及び15の鋸歯状部が互い
に向かい合うように正確に位置付けられた領域の外側
に、出来るだけ小さく延びるようにするのが有利であ
る。
2つのロータを備えたモータは、4つの主磁気回路を備
えている。これら磁気回路の各々は、各巻線によって作
られた誘導磁界を磁気ギャップに指向させる強磁性部分
によって形成されており、該磁気ギャップの縁の間で各
ロータの永久磁石が回転するようになっている。さらに
注目すべきことは、実験の結果、異なる主磁気回路の間
の磁気的な結合が殆ど無視できる程度に極めて弱いとい
うことである。
ステータ部の極拡張部においてそれぞれ端部を構成する
鋸歯状部について、より詳細に説明する。上述したよう
に、本実施形態では、鋸歯状部の各々は規則正しくなっ
ている。さらに、各鋸歯状部は、一つの歯の中心と次の
歯の中心との間隔が、ロータ上で同じ方向に指向された
一つの磁気ダイポールと次の磁気ダイポールの間の間隔
に等しくなるように、設けられている。かかる状況にお
いて、もしロータのダイポールの「北」極が一つの歯に
正確に対向している状態にあるならば、同じ鋸歯状部の
他の歯も全てロータの「北」極に正確に対向するであろ
うことは、理解されるであろう。
部の2つの鋸歯状部(ステータ部13については鋸歯状
部28a及び28b)は、角度的に互いにずれて配列さ
れている。より特定的には、本実施形態において、同じ
鋸歯状部の2つの歯の間の角度的な距離が常に24°の
倍数であるならば、一方の鋸歯状部の歯と他方の鋸歯状
部の歯の間の角度的な距離も、互いに6°だけずれる
が、24°の倍数に等しくなる。かかる状況において、
もし一方の鋸歯状部の各々の歯がロータの「北」極に正
確に対向しているならば、他方の鋸歯状部の各々の歯は
それぞれ該ロータの「北」極と「南」極の間の中間の位
置にあることは、理解されるであろう。
に係る2つのロータを備えたモータの動作について説明
する。所望の方向における各ロータの段階的な動きは、
各ロータに係合する2つの巻線を交互に付勢することに
よって独立に制御される。巻線33aに一方の方向に流
れる電流を供給すると、それによって作られた磁界によ
り、一方の方向に指向されたロータ3のダイポールの半
分は、鋸歯状部28aの各歯に対向するよう位置合わせ
される。もし次の瞬間に巻線33bが付勢されると、そ
の一方の方向に指向されたロータ3のダイポールの半分
は、鋸歯状部28bの各歯に位置合わせされるであろ
う。従って、巻線33a及び33bを交互に付勢し、巻
線33bにおける電流の流れる方向を正しく選択するこ
とにより、ロータの段階的な動きをいずれか一方の方向
に制御できることは、理解されるであろう。2つの鋸歯
状部が互いに6°ずれて配設されているので、ロータの
各ステップは6°に対応し、従って、1回転は60ステ
ップに対応する。これは、時計の針を直接駆動するのに
有利である。
は、ロータ3及び5に対し位置決めトルクを提供するた
めの付加的手段を必要とすることなく、モータが両方向
に動作できるということである。実際、ロータに1ステ
ップの回転を与えるような巻線の付勢を維持すること
で、所望の位置決めトルクを作り出すことができる。し
かしながら、このような操作は、モータの電力消費を制
限したいような状況では適当でない。
時計等、に特に適応された本発明の第2の実施形態につ
いて、簡単に説明する。この第2の実施形態によるモー
タの構造は、上述したモータの構造と実質的に同一であ
る。しかしながら、上述した実施形態では30個のダイ
ポールを有していたのに対し、この第2の実施形態にお
ける多極ロータは60個のダイポールを有している。
相違する点は、異なる巻線によって作られた各磁界を切
り換える機能に加えて、中間ステータ部17が各ロータ
に対し位置決めトルクを提供していることである。この
ために、中間ステータ部17の環状部23にノッチ(図
示せず)が形成されている。当業者には、1つのロータ
を備えた多極モータの場合にはどのようにステータ上に
ノッチを配列してロータの位置及びその位置決めトルク
を決定するか、分かるであろう。本実施形態に係る2つ
のロータを備えた多極モータの場合には、中間ステータ
部17の環状部23上で一方のロータの位置決めトルク
を決定するのに必要なノッチを配列すれば十分である。
当然、対称性から、これらのノッチは他方のロータの位
置決めトルクをも決定することになる。しかしながら、
ロータの位置決めトルクを決定する際の特徴は、ステー
タの鋸歯状部に対して測定された値である。かかる状況
において、第1のステータ部13の鋸歯状部に対して第
2のステータ部15の鋸歯状部を適当な角度だけずらし
て配列することにより、2つのロータ3及び5に対して
2つの位置決めトルクを得ることができる。
るモータは、各ロータに対し位置決めトルクを提供する
ための電力を消費することなく、機能する。さらに、モ
ータの制御は簡単となる。なぜなら、モータを一方の方
向に回転させるのに一つの巻線のみを必要とすればよ
く、他方の巻線はモータを他方の方向に回転させるのに
用いられるからである。
略的な上面図を示す。このモータの動作原理は、上述し
た本発明の一実施形態のそれと同じである。しかしなが
ら、図4において見ることができるように、それぞれ極
拡張部13a及び13bに係合し且つそれぞれ脚部26
a及び26bの上に設けられている巻線33a及び33
bと、それぞれ極拡張部15a及び15bに係合し且つ
それぞれ脚部26c及び26dの上に設けられている巻
線33c及び33dとは、互いに重なり合っていない。
かかる配置構成は、モータの全体の高さを増大させるこ
となくより大きな直径の巻線を使用することができると
いう利点を有する。
い独立に2つの針を駆動するための2つのロータを備え
たモータを提供することにより、2つの同軸針を独立に
作動させるよう設けられたモータのアセンブリの大きさ
を縮小することができ、また、2つのロータを互いに独
立に作動させるための複雑な制御信号を用いる必要性を
無くすと共に、高レベルの動作信頼性を保証することが
可能となる。
ータは図面を見易くするために省略されている)であ
る。
れている)である。
の磁束案内用脚部とそれに係合する巻線とによって形成
されたアセンブリの上面図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 2つのロータを備えた多極モータであっ
て、 第1及び第2の多極の同軸のロータ(3,5)で、各ロ
ータが複数の磁気ダイポール(7)を有し、該磁気ダイ
ポールが、該ロータの回転軸(9,11)と実質的に平
行する方向において一方向とその反対方向に交互に指向
されると共に、該回転軸の周りにリング状に配列されて
いる、前記第1及び第2のロータと、 第1及び第2のステータ部(13,15)と、 該第1及び第2のステータ部の間に配置された中間ステ
ータ部(17)とを具備し、 前記第1,第2のステータ部及び中間ステータ部(1
3,15,17)は、それぞれステータ開口部(19,
20,21)を有し、該ステータ開口部は、前記ロータ
(3,5)の前記回転軸と同じ軸を持つように位置合わ
せされており、前記第1及び第2のステータ部(13,
15)は更に、それぞれ対応するステータ開口部(1
9,20)の一方の側に位置する第1及び第2の極拡張
部(13a,13b,15a,15b)を有し、該第1
及び第2の極拡張部は、それぞれ対応するステータ開口
部(19,20)の縁において規則正しく歯(35)及
びスロット(36)が連続して配列されてなる第1及び
第2の鋸歯状部(28a,28b)を有し、前記第1及
び第2の極拡張部(13a,13b,15a,15b)
は、それぞれ磁束案内用脚部(26a,26b,26
c,26d)によって前記中間ステータ部(17)に接
続され、該磁束案内用脚部の上には巻線(33a,33
b,35c,35d)がそれぞれ設けられ、該巻線が、
前記2つのロータを備えたモータを制御し付勢するため
の手段に電気的に接続されており、 前記第1のロータ(3)は、前記第1のステータ部(1
3)と前記中間ステータ部(17)の間で回転可能に取
り付けられ、前記第1のロータの前記磁気ダイポール
(7)は、一方の側が前記第1のステータ部の前記第1
及び第2の鋸歯状部と対向し、且つ、他方の側が前記中
間ステータ部の極拡張部と対向するよう位置付けられて
おり、前記第2のロータ(5)は、前記第2のステータ
部(15)と前記中間ステータ部(17)の間で回転可
能に取り付けられ、前記第2のロータの前記磁気ダイポ
ール(7)は、一方の側が前記第2のステータ部の前記
第1及び第2の鋸歯状部と対向し、且つ、他方の側が前
記中間ステータ部の極拡張部と対向するよう位置付けら
れている、 ことを特徴とする2つのロータを備えた多極モータ。 - 【請求項2】 前記第1のステータ部(13)の各鋸歯
状部の2つの連続するスロットの中心は、前記第1のロ
ータ(3)において同じ方向に指向された一つの磁気ダ
イポールと次の磁気ダイポールの間の角度的な距離と等
しい距離だけずれており、前記第2のステータ部(1
5)の各鋸歯状部の2つの連続するスロットの中心は、
前記第2のロータ(5)において同じ方向に指向された
一つの磁気ダイポールと次の磁気ダイポールの間の角度
的な距離と等しい距離だけずれていることを特徴とする
請求項1に記載の2つのロータを備えた多極モータ。 - 【請求項3】 前記第1及び第2のステータ部(13,
15)の各々の前記第1及び第2の鋸歯状部の相対的な
位置決めは、前記磁気ダイポール(7)の一つが前記第
1の鋸歯状部の一つのスロットの中心に正確に対向する
よう位置付けられる時に、前記第2の鋸歯状部の各スロ
ットの各々の中心が2つの連続する磁気ダイポールの間
に実質的に位置するようになっていることを特徴とする
請求項1に記載の2つのロータを備えた多極モータ。 - 【請求項4】 前記第1及び第2のロータ(3,5)の
各々に対し位置決めトルクを決定するための手段を具備
し、該手段は、前記中間ステータ部(17)の前記ステ
ータ開口部(21)の周囲に位置する少なくとも1つの
凹部を有することを特徴とする請求項1に記載の2つの
ロータを備えた多極モータ。 - 【請求項5】 前記第1及び第2のロータ(3,5)の
少なくとも一方の磁気ダイポール(7)の数は30であ
ることを特徴とする請求項1に記載の2つのロータを備
えた多極モータ。 - 【請求項6】 前記第1及び第2のステータ部(13,
15)の各々の前記第1及び第2の鋸歯状部は、それぞ
れの端部において第1及び第2の接続用スロット(3
8,39)によって結合されていることを特徴とする請
求項1に記載の2つのロータを備えた多極モータ。 - 【請求項7】 前記第1及び第2の接続用スロット(3
8,39)の各々と同じ高さで前記第1及び第2の極拡
張部(13a,13b,15a,15b)の間に高度に
磁気抵抗性のゾーンが形成されていることを特徴とする
請求項6に記載の2つのロータを備えた多極モータ。 - 【請求項8】 前記中間ステータ部(17)は、長手の
本体部の一端に設けられた環状部(23)を有し、該本
体部の他端には2つの磁気結合用突出部(31)が設け
られていることを特徴とする請求項1に記載の2つのロ
ータを備えた多極モータ。 - 【請求項9】 前記第1及び第2のステータ部(13,
15)は同じ構成を有することを特徴とする請求項1に
記載の2つのロータを備えた多極モータ。 - 【請求項10】 前記第2のステータ部(15)に接続
されている前記磁束案内用脚部(26c,26d)と前
記第1のステータ部(13)に接続されている前記磁束
案内用脚部(26a,26b)は、該第1のステータ部
に係合する巻線(33a,33b)と該第2のステータ
部に係合する巻線(33c,33d)が当該モータの主
面に関して互いに重なり合わないように配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の2つのロータを備え
た多極モータ。
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