KR100443956B1

KR100443956B1 - 두 개의 동축 로터를 갖는 전자석 모터

Info

Publication number: KR100443956B1
Application number: KR1019970062530A
Authority: KR
Inventors: 타게조우트다호
Original assignee: 에타 쏘시에떼 아노님 마누팍투레 홀로게레 스위세
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2004-09-18
Also published as: SG67444A1; KR19980042702A; TW339422B; CN1104085C; US5917257A; CN1186374A; JPH10191606A; JP4018215B2; HK1015083A1; CH690632A5

Abstract

모터(1)는 3개의 스테이터부품(11, 12, 13)과 두 개의 동축 로터(2, 3)를 포함하고 각각의 로터는 제 3 스테이터 극(13)과 제 1 스테이터 극(11) 사이 및 제 3 스테이터 극(13)과 제 2 스테이터 극(12)사이에 배치된 축 자화(4, 5)를 갖는 다극 자석을 포함한다. 제 1 및 2 스테이터 극(11, 12)은 서로에 대해 엇갈려 있는 다수의 톱니(19, 20, 26, 27)를 갖는 두 개의 스테이터 극(15, 16, 22, 23)을 포함한다. 로터(2, 3)의 정지 위치에서, 자석(4, 5)의 자기 다이폴(6)은 각 톱니(19, 20, 26, 27)에 대해 위상 전이된다. 두 코일(51, 52)은 스테이터 극(15, 22)에 연결되고, 제 3 코일(53)은 다른 두 개의 스테이터 극(16, 23)에 연결된다.

이 장치로서, 모터(1)는 소형이고 모터로의 로터(2, 3)는 서로의 독립된 방향으로 회전할 수 있다.

Description

두 개의 동축 로터를 갖는 전자석 모터

상기 발명은 두 개의 회전 방향으로 서로 독립적으로 회전할 수 있는 두 개의 동축 로터를 포함하는 전자석 모터에 관련하고, 특히 시계 또는 계수기의 두 바늘 같은 동축인 두 개의 가동 부품을 기어 열의 삽입없이 직접 구동하기 위한 로터이다.

서로 독립적으로 운동하는 적어도 한 쌍의 동축 바늘을 포함하는 다수의 시계는 존재한다. 이 시계들 중에서, 초시계에서 측정된 시간의 초를 나타내는 바늘은 현재 시간의 시와 분을 나타내는 바늘처럼 다이얼(dial)의 중심에 위치한 동일한 회전축을 갖는다. 현재 시간의 시와 분을 나타내기 위한 동축의 바늘은 날짜, 경고 시간 또는 측정된 시간이 언급되는 것 같은 정보를 서로 나타내기 위해 서로 독립적으로 운동한다.

이런 형식의 시계에서, 두 개 동축바늘의 독립된 운동은 기어열에 의해 바늘 중 하나에 각각 연결된 두 개의 모터에 의해 일반적으로 보장된다.

또, 종래의 이극 모터의 로터가 180°의 스텝(step)으로 회전하는 반면 소위 다극 모터의 로터가 다수의 각도의 스텝으로 회전하는 것은 공지이다. 시계에서, 모터는 구동하는 바늘이 로터의 축에 직접 배치되는 이점을 가지고 있다. 구동하는 바늘에 이극 모터를 연결하는데 사용하는 기어열은 더 이상 필요하지 않고 그것은 시계의 설계를 단순화하고 비용을 감소시킨다.

유럽특허 EP-A-0 312 946은 두 개의 중첩된 다극 모터로 형성된 유니트를 공개한다. 모터중 하나의 로터축은 중공이고 다른 모터의 축 통로를 허용하여 두 바늘은 이들 축에 직접 고정되고 서로 독립적으로 구동된다.

이 유니트의 두께는 꽤 중요하다. 왜냐하면 하나가 다른 하나의 자기 효과를 피하기 위해 두 개의 모터 사이에 무시할 수 없는 공간이 제공되기 때문이다. 시계에 사용될 때 이 모터는 바라지 않는 상당한 두께를 갖는 결점이 있다.

상기 발명의 목적은 시계 바늘과 같은 두 개의 동축의 기계적 부품을 직접 구동하고 앞서 언급한 것에서 공개된 두 개의 모터 유니트의 두께보다 얇은 두께를 갖고 두꺼운 모터가 필요없이 시계에서 사용되는 모터를 제안하는 것이다.

일본특허출원 JP-A-50 77 811 은 서로 독립적으로 작동되는 다수의 로터를 포함하는 모터를 공개한다. 그러나, 이들 로터는 동축이 아니다. 한편, 상이한 형태의 신호는 각각의 로터를 분리해서 작동하기 위해 이 모터에 적용됨에 틀림없다.

이런 상이한 형태의 신호 정교는 제품을 복잡하게 하고 모터의 전자제어 회로 가격을 상승시킨다. 또 이전 신호의 형태는 모터의 작동을 신뢰할 수 없게 하고 에너지 효율을 낮게 한다.

상기 발명의 다른 목적은 간단하고 값싼 전자회로에 의해 발생되어 모터가 높은 에너지 효율을 갖도록 펄스(pulse) 형태를 갖는 신호에 대해 신뢰할 수 있는 형식으로 서로 독립적으로 제어될 수 있는 두 로터를 갖는 모터를 제안하는 것이다.

이들 목적은 상기 설명에 연결된 청구항에서 정의된 전자석 모터의 특징에 의해 이루어진다.

청구항 1 의 모터 특징으로써 이 모터의 공간 요구는 유럽특허 EP-A-0 312 946에서 공개된 두 개의 모터 유니트의 공간보다 작다. 특히 제 1 및 제 2 스테이터 부품 사이 제 3 스테이터 부품의 존재는 상기 두 부품의 완전한 자석 분리를 보장한다. 유럽특허 EP-A-0 312 946 에 공개된 유니트의 두 모터를 분리하는 것 같은 공간은 상기 두 개의 모터 유니트의 두께보다 현저히 얇은 두께를 상기 발명에 따른 모터에 필요하지 않다.

또, 전에 열거한 특징으로서, 상기 발명에 따른 모터는 종래의 다이폴 스테핑 모터를 제어하는데 사용된 잘 알려진 펄스 형태와 유사한 단순한 형태의 펄스에 의해 제어된다. 결과적으로 일본특허 JP-A-50 77811 에서 공개된 모터에서, 상기 발명에 따른 모터는 간단하고 경제적인 전자회로에 의해 제어되고 그것의 작동은 신뢰할 수 있고 에너지 효율이 높다.

당업자는 제 3 스테이터 부품이 모터의 신뢰성을 증가시키는 외부 자기장에 대해 상기 발명에 따른 모터를 위한 차폐기능을 보장한다는 것을 쉽게 이해할 것이다.

도 1 은 상기 발명에 따른 모터의 전체도이다.

도 2 와 3 은 축 II-II와 축 III-III 을 따라 모터의 단면이다.

도 4 는 도 1 의 모터의 부품중 하나이다.

도 5-8 은 도 1 의 모터 부품의 상세도이다.

도 9-14 는 모터의 작동의 이해를 돕기 위한 도 1 의 모터 단면도이다.

* 부호설명

1 ... 모터 2,3 ... 로터

4,5 ... 자화축 11, 12, 13 ... 스테이터 부품

15, 16, 22, 23 ... 스테이터 극 19, 20, 26, 27 ... 톱니

51, 52 .. 코일

도 1- 8 은 인용번호(1)로 지정된 발명에 따른 모터의 단면도이다.

모터(1)는 공통의 회전축(A)에 대해 서로 독립적으로 회전할 수 있도록 배치된 두 개의 로터(2, 3)를 포함한다. 로터(2, 3)는 도면을 불필요하게 복잡한 것을 피하기 위해 도 1 에서 도시하지 않았다.

로터(2, 3)는 회전축(A)을 중심으로 한 디스크 형태로 영국자석(4, 5)을 포함하고 원주에 규칙적으로 배치된 다수의 자기 다이폴(magnetic dipole)(6)을 포함한다. 자석 이극(6)은 회전축(A)에 평행한 좌화축을 갖고 각각의 자화 방향은 그것에 인접한 두 개의 자기 다이폴(6)의 자화방향에 반대이다. 즉 자석(4, 5)은 축자화를 갖는 다극 영구 자석이다.

이후 설명에서, 자석(4, 5)을 포함하는 자기 다이폴(6)의 수는 N1 과 N2로 지정된다. 자기 다이폴(6)의 중간을 관통하는 반경은 기하학적 축이라 부른다. 또, 자석(4) 부근의 두 개의 자기 다이폴(6)의 기하학적 축에 의해 형성된 중심에서의 각과 자석(5) 부근의 두 개의 자기 다이폴(6)의 기하학적 축에 의해 형성된 중심에서의 각은 α₁과 α₂로 지정된다. 이각 α₁과 α₂는 360°/N1 및 360°/N2 와 같다.

로터(2, 3)는 회전축(A)에 동일한 축과 자석(4, 5)에 부착된 축(7, 8)의 단부를 갖는 축(7, 8)을 포함한다.

로터(2)의 축(7)은 중공이고 회전축(A)과 동일한 축을 갖는 안내 파이프(9) 주위에 배치된다. 축(7)은 안내 파이프(9)주위에 배치되어 회전축에 대해 자유롭게 회전할 수 있어서 안내 파이프에 대해 병진운동을 억제하지 못한다.

로터(3)의 축(8)은 안내 파이프(9) 내에 위치해서 축(A)에 대해 자유롭게 회전할 수 있어서 안내 파이프에 대해 병진운동을 억제하지 못한다.

안내 파이프(9)는 이후 기술되는 방식으로 회전과 병진을 억제한다.

축(7, 8)이 축(A)에 대해 회전하는 반면 축(A)에 대해 축(7, 8)의 병진을 막는 수단은 당업자에게 잘 알려져 있고 불필요하게 도면에 과도하게 싣는 것을 피하기 위해 도 2 에 나타내지 않는다. 마찬가지로 자석(4, 5)을 축(7, 9)에 고정하는 수단은 로터(2, 3)는 자석(4, 5)과 축(7, 8)에 의해서만 표시된 도 2 에 나타내지 않았다.

자석(4, 5)이 디스크 형태인 예에서 이후 설명에서 명백해질 것이기 때문에 축(7, 8)과 안내 파이프(9)는 황동과 같은 비자성 재료로 만든다.

모터의 다른 실시예에서 자석(4, 5)은 회전축(A)을 중심으로 하고 디스크에 고정된 링 형태를 갖는다. 디스크 황동같은 비자성 물질로 만든다면 축(7, 8)과 안내 파이프(9)는 강 같은 자성 물질로 만들어진다.

모터(1)에 의해 구동되는 보이지 않는 두 개의 동축의 기계적 부품은 안내 파이프(9)에서 축(8)의 자유단까지 돌출된 축(7)의 자유단에 연결된다.

이 기계적 부품을 축(7, 8)에 고정하는 수단은 매우 다양한 특성이 있고 당업자에게 잘 알려져 있기 때문에 나타내지 않았다.

모터(1)는 제 1 및 2 스테이터 부품(11, 12)을 포함한다. 이 스테이터 부품(11, 12)은 제 3 스테이터 부품(13)의 양측에 배치된다.

3개의 스테이터 부품(11, 12, 13)은 현재 제조되는 시계의 많은 바늘을 구동하는 스테핑(stepping)모터의 스테이터를 만드는데 일반적으로 사용되는 잘 알려진 재료중 하나같은 높은 자성 투자율을 갖는 재료로 만들어진다.

상기 예에서, 스테이터 부품(11, 12, 13)은 서로 평행이고 회전축(A)에 직각이다.

또 로터(2, 3)의 영구자석(4, 5)은 스테이터 부품(13)의 양측에 있고 스테이터 부품(11, 12) 사이에 있다.

스테이터 부품(11)은 회전축(A)을 중심으로 한 원에 의해 둘러싸인 개구(14)를 갖고 개구(14)는 로터(2)의 자석(4)과 거의 같은 반경을 갖는다. 이 개구(14)는 스테이터 부품(11)을 두 부분으로 분리한다. 이후 이 두 부분은 (15)(16)으로 지정된 스테이터 극을 구성한다는 것을 볼 수 있다.

스테이터 부품(11)의 형태와 크기는 자성 릴럭턴스(magnetic reluctance)가 매우 높은 충분히 작은 단면을 갖는 영역 또는 넥(neck)(17, 18)에 의해서만 스테이터 극(15, 16)이 연결되도록 선택된다.

스테이터 극(15, 16)은 개구(14)의 가장자리에서 회전축(A)을 향하는 반경방향으로 확장된 (19, 20)으로 지정된 다수의 톱니를 포함한다. 이런 톱니(19, 20)는 공간상 서로 분리되고 이들의 정확한 배치는 이후 기술될 것이다. 넥(17)에 가장 가까운 톱니(19, 20)는 각각(19a, 20a)으로 지정된다는 것을 언급한다.

도 1 에서 보이지 않으나 도 2 와 8에서 부분적으로 보이는 스테이터 부품(12)은 번호(21)로 지정된 개구를 갖는다. 이 개구(21)는 회전축(A)을 중심으로 한 원에 의해 제한되고 로터(3)의 자석과 거의 같은 지름을 갖는다. 개구(21)는 스테이터(12)를 두 부분으로 분리한다. 이후에 이 두 부분은 번호(22, 23)에 의해 지정된 스테이터 극을 구성하는 것을 볼 것이다. 스테이터 부품(12)의 형태와 크기는 자성 리럭턴스가 매우 높은 충분히 작은 단면을 갖는 넥(24, 25)에 의해서만 스테이터 극(22, 23)이 연결된다.

스테이터 극(22, 23)은 회전축(A)을 향해 개구(21)의 변부에서 반경방향으로 확장되고 공간으로 분리되는 다수의 톱니(26, 27)를 포함한다. 톱니(26, 27)의 정확한 배치는 이후에 설명될 것이다. 넥(24)에 가장 가까운 톱니(26, 27)는 각각(26a, 27a)이다.

톱니(19,26)는 도면에 불필요하게 초과되는 것을 피하기 위해 도 2 에 나타내지 않는다.

이후에 명백해지기 때문에 도 6에서 β₁으로 지정된 두 톱니(20)의 축과 두 톱니(19)의 축에 의해 형성된 중심에서 각은 서로 같고 전에 정의한 각 α₁의 두배와 같다.

또 톱니(19, 20)의 측면에 의해 형성된 중심각은 두 톱니를 분리하는 공간을 정하는 두 톱니(19, 20)의 측면에 형성된 중심각과 동일하다. 이 각은 각 α₁과 동일하다.

반대로, 도 6 에서 α₁로 지정된 톱니(19a, 20a)의 축에 의해 형성된 중심각은 각 α₁또는 β₁의 정수배가 아니라 k₁가 자연수일 때 (k₁ㆍβ₁+β₁/3)과 동일하다.

톱니(19, 20)는 개구(14)주위에 규칙적으로 배치되고 각 주기(angular periodicity)라 불리기 때문에 시계방향으로 톱니(20)는

즉

만큼 톱니(19)에 대해 위상전이된다. 이 각도는 톱니(19)에 대해 톱니(20)의 위상 전위 또는 위상차 각도라 불린다.

마찬가지로, 도 8 에서 β₂로 지정된 두 톱니(27)의 축 또는 두 톱니(26)의 축에 의해 형성된 중심각은 서로 같고 각 α₂의 두배와 같다.

또, 톱니(26, 27)의 측면에 형성된 중심각은 두 톱니를 분리하는 공간을 제한하는 두 톱니(26, 27)의 측면에 의해 형성된 중심각과 동일하다. 이 각은 α₂와 동일하다.

반대로, 도 8 에서 γ₁로 지정된 톱니(26a, 27a)의 축에 의해 형성된 중심각은 각도(α₂, β₂)의 정수배가 아니라, k₂가 자연수인 (k2ㆍβ₂+β₂/3)와 동일하다.

톱니(19, 20)와 연관해서 이전에 언급한 것과 유사한 이유 때문에, 시계방향으로 톱니(27)는

즉

만큼 톱니(26)에 대해 위상전이된다. 이 각도는 톱니(26)에 대해 톱니(27)의 위상전이 각도라 불린다.

모터(1)의 로터(2, 3)는 연속적인 스텝(step)으로 회전하고, 일회전, 360°회전하기 위해 각각의 로터(2, 3)에 의해 영향받는 스텝 수는 영구자석(4, 5)에 포함된 자기 다이폴(6)의 수 N1, N2와 동일한 것이 이후 명백해질 것이다. 각 스텝에서 로터(2, 3)에 의한 경로 각은 각각 α₁과 α₂이다.

예를 들면, 로터(2)의 축(7)에 고정된 기계부품은 시계의 초바늘이고, 로터(2)는 1회전당 60스텝을 회전시키고, 자석(4)은 60개의 자기 다이폴(6)을 포함해야 한다. 각 α₁과 β₁은 6°와 12°의 각 수치를 가진다.

또, 톱니(19)에 대해 톱니(20)의 위상 전위 각도는 12°/3 즉 4°와 동일하다.

수 K1이 2 와 동일하도록 선택되면 각 γ₁은 (2×12°+12°/3) 즉 28°와 동일하다.

그런 예는 도 1 에서 보이고 자세히는 도 5 와 도 6에서 보인다.

로터(3)는 일회전당 20스텝 회전해야 한다면, 자석(5)은 20자기 다이폴(6)을 18°와 36°의 수치이고 톱니(26)에 대해 톱니(27)의 위상전위 각도는 36°/3, 즉 12° 동일하다.

수 K2 가 1과 동일하면 각도 γ₂는 (36°+120°)즉 48°와 동일하다.

그런 예는 도 7과 도 8 에서 자세히 보인다.

상기 발명은 설명한 실시예에서 제한되지 않고 자석(4, 5)에 포함된 자기 다이폴(6)의 수 N1과 N2 는 짝수인 상태에서 임의의 수이다. 특히 그런 수 N1 과 N2는 동일하다.

이 예에서, 스테이터 부품(13)은 스테이터 즉(31)을 구성하는 환형 부분을 포함한다.

스테이터 극(31)을 정하는 두 원은 회전축(A)을 중심으로 하고 직경은 스테이터 극(31)이 스테이터 극(15, 16, 22, 23)의 부품을 형성하는 톱니(19, 20, 26, 27)를 마주보도록 위치하도록 선택된다.

스테이터 극(31)의 중앙개구(32)는 황동같은 비자석 재료로 만든 디스크의 형태로 끝판(33)에 의해 점유된다.

끝판(33)은 중심에 고정된 안내 파이프(9)를 위한 지지물로써 작용한다.

안내 파이프(9)를 끝판(33)에 끝판(33)을 스테이터 극(31)에 고정하기 위한 장치는 다양한 특성이고 당업자에 잘 알려져 있기 때문에 도면에 자세히 도시하지 않았다.

스테이터 부품(13)은 T형태의 연결부품(34)을 포함하고 그것의 수직 바는 스테이터 극(31)에 연결된다. 연결부품(34)의 수평 바의 끝단은 (35, 36)로 지정된다.

스테이터 부품(11, 13), 스테이터 극(15, 16, 22, 23, 31)은 로터(2, 3)가 자유롭게 회전할 수 있도록 배치된다.

그래서, 로터(2)의 자석(4) 스테이터 극(15)의 톱니(19)와 스테이터 극(16)의 톱니(20) 사이 공기층(41, 42)이 있다. 마찬가지로 로터(3)의 자석(5), 스테이터 극(22)의 톱니(26)와 스테이터 극(23)의 톱니(27) 사이 공기층(43, 44)이 있다.

또, 공기층(45, 46)은 공기층(41, 42)을 마주보도록 위치된 자석(4)과 스테이터 극(31) 사이에 있다. 결국, 공기층(47, 48)은 공기층(43, 44)을 마주보도록 위치된 자석(5)과 스테이터 극(31) 사이에 있다.

모터(1)는 코어(54, 55, 56)를 갖는 3개의 코일(51, 52, 53)을 포함한다.

이 코일(51, 52, 53)은 전자 시계에 사용된 종래의 스테핑 모터에서 사용된 잘 알려진 코일과 유사하기 때문에 자세히 기술하지 않는다.

코일(51)의 코어(54) 끝단은 스테이터 부품(11)의 스테이터 극(15)과 스테이터 극(13)의 연결부품(34)의 끝단(35)에 기계적, 자석적으로 연결된다.

코일(52)의 코어(55) 끝단은 스테이터 부품(11)의 스테이터 극(15)과 스테이터 극(13)의 연결부품(34)의 끝단(35)에 기계적, 자석적으로 연결된다.

코일(53)의 코어(56) 끝단은 스테이터 부품(11)의 스테이터 극(16)과 스테이터 극(13)의 연결부품(34)의 끝단(36)에 기계적, 자석적으로 연결된다.

모터(1)는 스테핑 모터 스테이터를 만드는데 사용된 잘 알려진 재료중 하나같은 높은 자석 투자율을 갖는 재료로 만든 지주(61)를 포함한다. 이 스테이터 극(23)은 코일(53)에 자기적으로 연결된다.

코어(54, 55, 56)와 지주(61)를 스테이터 부품(11, 12, 13)에 연결하기 위한 기계 및 자석 장치는 다양한 특성이 있고 당업자에게 잘 알려져 있다. 이것은 도면에 나타내지 않았다.

톱니(19, 20, 26, 27), 자석(4, 5) 스테이터 극(31)은 회전축(A)과 동일한 축을 갖는 원형 실린더에 의해 교차되고 이 실린더가 형성선중 하나를 따라 교차되고 도 9 와 10에서의 평면을 형성하기 위해 평면하게 될지라도 도 9 와 10은 모터(1)의 스테이터 극(31), 자석(4, 5) 톱니(19, 20, 26, 27)를 보여준다. 넥(17, 24) 근처에 잇는 이들 요소의 부품만이 도 9 와 10에 보여준다.

상기 언급한 다양한 중심각과 이후에 정의할 것들을 수평직선의 일부로 나타내는 것을 도 9 와 10이 이루어지는 형식을 따른다. 또, 로터(2, 3)의 시계방향으로의 회전 및 각 자석(4, 5)의 회전은 도 9 와 10에서 보인 화살표 R의 방향으로 자석(4, 5)의 병진운동에 해당한다.

자석(4, 5)의 자석 이극(6)의 자화축은 S극에서 N극을 향해 보통 방법으로 지적된 화살표에 의해 도 9 와 10에 나타난다.

설명을 단순화하기 위해서, 자화축이 스테이터 축(31)을 향하는 모든 자기 다이폴(6)은 (6a)로 지정되고 자화축이 반대방향인 모든 자기 다이폴(6)은 (6b)로 지정된다.

톱니(19, 20)와 자석(4)을 접하는 톱니를 분리하는 공간의 존재는 로터(2)의 휴지위치라 불리는 다수의 지정된 각 위치중 하나 또는 다른 하나로 그것을 회복되거나 그것을 유지하는 경향이 있는 로터(2)에 적용된 위치 토크를 일으킨다. 마찬가지로, 톱니(26, 27)와 자석(5)을 접하는 톱니를 분리하는 공간의 존재는 로터(3)의 휴지 위치라 불리는 지정된 다수의 각 위치중 하나 또는 다른 하나에 그것을 유지하거나 회복시키는 경향이 있는 로터(3)에 적용된 위치 토크를 일으킨다.

로터(2, 3)의 휴지위치 수는 자석(4, 5)에 포함된 자기 다이폴(6)의 수(N1)과 (N2)와 각각 동일하다.

로터(2, 3)가 휴지위치중 하나에서 한 방향 또는 다른 방향으로 통과해야 하는 각도는 이전에 정의된 각도 α₁및 α₂와 동일하다. 로터(2, 3)가 휴지위치에서 다음 위치로 회전할 때 각도 α₁/2 및 α₂/2 만큼 이동후 불안전 평형위치를 통과한다는 것을 당업자는 쉽게 이해한다. 로터(2, 3)가 불안전한 평행위치에 도달하기 전에 받는 위치토크는 개시위치로 로터를 복귀하려하고 불안전한 평행위치를 통과하자마자 이 위치토크는 로터를 말단 위치로 가져오는 경향이 있다고 당업자는 이해할 것이다.

대칭 때문에, 자기 파이플(6a)중 하나 및 자기 다이폴(6b) 중 하나는 로터(2, 3)의 각 휴지 위치에서 각 톱니(19, 20, 26, 27)와 부분적으로 접해서 위치한다.

특히, 톱니(19)중 하나에 접해 있는 두 다이폴(6a, 6b)의 기하학적 축은 이극(6a, 6b)의 축과 2α₁/3, α₁/3의 각을 형성한다. 두 각도는 도 9 및 10에서 δ₁, δ'₁로 지정된다.

두 개의 인접톱니(19)의 축에 의해 형성된 각(β₁)은 두 개의 인접 자기 다이폴(6a, 6b)의 기하학적 축에 의해 형성된 각 α₁의 두배와 같다. 결과적으로 로터(2)의 N1 휴지위치중 절반에서, 톱니(19)의 축과 각도(δ₁)를 형성하는 자기 다이폴(6a)의 기하학적 축이다. 도 9 는 로터(2) 로터(2)의 제 1 휴지위치라 불리는 휴지위치중 하나를 점유하는 것을 보인 경우이다.

로터(2)의 N1 휴지위치중 다른 절반에서, 톱니(19)의 축과 각(δ₁)을 형성하는 자기 다이폴(6b)의 기하학적 축이다. 도 10 은 로터(2)의 제 2 휴지위치라 불리는 다른 휴지위치중 하나를 로터(2)가 점유한 경우를 보인다.

자기 다이폴(6a, 6b)은 각 주기성(angular periodicity)이라 불리는 것을 갖는다. 로터(2)가 제 1 및 제 2 휴지위치중 하나에 위치될 때 각도(δ₁)는 톱니(19)에 대해 자기 다이폴(6a, 6b)의 위상전위 각도이다.

상기 실시예에서, 톱니(20)는 톱니(19)에 대해 시계 방향으로

만큼 위상차가 있기 때문에 로터(2)의 모든 휴지위치에서, 자기 다이폴(6a, 6b)의 기하학적 축이 톱니(19)의 축과 각(δ1)을 형성하는 각 자기 다이폴은 화살표 R로 나타난 시계방향에 대해 톱니(19)위에 위치된다.

로터(2)가 제 1 또는 제 2 휴지위치중 하나에 위치될 때, 톱니(19)에 대해 자기 다이폴(6a,6b)의 위상전위 각도(δ₁)는 시계방향으로

과 동일하다.

톱니(20)는 시계방향으로

,

만큼 톱니(19)에 대해 위상차가 있다. 결과적으로, 로터(2)의 각 휴지위치에서, 하나의 자기 다이폴(6b)은 톱니(26)의 하나를 부분적으로 접하도록 위치한다. 또, 두 다이폴(6a, 6b)의 기하학적 축은 톱니(20)의 축과

,

만큼의 두 각도를 형성한다. 이 각도는 도 9, 10 에서 δ₁과 δ'₁로 지정된다.

또, 로터의 모든 제 1 휴지위치에서, 톱니(20)의 축과 각도(δ1)를 형성하는 다이폴(6a)의 기하학적 축이 있다. 결과적으로, 로터의 모든 제 2 휴지위치에서, 톱니(20)의 축과 각도(δ1)를 형성하는 다이폴(6b)의 기하학적 축이 있다.

반대로, 이전에 정의한 톱니(19)에 대해 톱니(20)의 위상차 또는 위상전이는 로터(2)의 모든 휴지위치에서 각 자기 다이폴(6a, 6b)의 기하학적 축은 톱(20)의 축과 각도(δ₁)를 형성하는 각 자기 다이폴(6a, 6b)은 시계 방향에 대해 톱니(20)에 앞서 위치된다. 즉, 로터(2)가 제 1 및 제 2 휴지위치중 하나에 있을 때 톱니(20)에 대해 자기 다이폴(6a, 6b)의 위상전위각도(δ₁)가 시계방향으로

과 동일하다.

요약하면 톱니(20)가 톱니(19)에 대해

의 각도만큼 시계방향으로 위상전위되는 상기 실시예에서, 로터(2)가 제 1 및 제 2 휴지위치를 점유할 때, 자석(4)의 자기 다이폴(6a, 6b)은 시계방향으로 톱니(19)에 대해

각도만큼 위상전위되고 톱니(20)에 대해

각도만큼 위상전위된다.

로터(2)에 대해 이전에 만든 것과 유사한 고려하는 각 톱니(26,27)의 축이 자기 다이폴(6a, 6b)의 기하학적 축과

만큼의 위상전위(δ2)가 있는 제 1 및 제 2 휴지위치를 로터(3)가 포함한다는 것을 보인다.

또, 톱니(27)가 시계방향으로 톱니(26)에 대해 와 동일한 각도만큼 위상전위 되는 상기 실시예에서, 자석(5)의 자기 다이폴(6a, 6b)은 로터(3)의 제 1 및 제 2 휴지위치에서 톱니(26)에 대해

만큼 시계방향으로 위상전위되고, 톱니(27)에 대해

만큼 시계방향으로 위상전위된다.

도 9 와 도 10 은 로터(3)가 제 1 및 제 2 휴지위치중 하나를 점유하는 두 경우를 보인다.

전기전류가 코일(51)을 통과할 때, 코어(54)에서 발생하는 자속(F1)은 스테이터 극(15), 스테이터 극의 톱니(19), 공기층(41), 로터(2)의 자석(4), 공기층(45), 스테이터 극(31)과 연결부품(34)을 포함하는 경로로 연결된다.

마찬가지로 전기 전류가 코일(51)을 통과할 때, 코어(55)에 생성된 자속(F2)은 스테이터극(22) 스테이터극의 톱니(26), 공기층(43), 로터(3)의 자석(5), 공기층(47), 스테이터(31)와 연결부품(34)을 포함하는 경로로 연결된다.

또, 전기전류가 코일(53)을 통과할 때, 코어(56)에서 생성되는 자속(F3)은 스테이터 극(16)을 통과하는 두 개의 평행한 경로로 연결된다. 이 스테이터 극(16)에서 경로중 하나는 톱니(20), 공기층(42), 로터(2)의 자석(4), 공기층(46), 스테이터 극(31)과 연결부품(34)을 연속적으로 통과한다. 스테이터극(16)에서 시작해서, 다른 경로는 공기층(61), 스테이터 극(23), 스테이터 극의 톱니(27) 공기층(44), 로터(3)의 자석(5), 공기층(48), 스테이터 극(31)과 연결부품(34)을 연속적으로 통과한다.

두 경로를 통과하는 자속(F3)의 부품은 자속(F3a, F3b)라 불린다.

자속(F1, F2, F3)의 한 부분은 넥(17, 18, 24, 25)을 통과하고 앞서 언급한 경로의 일부 또는 모두에 연결된다. 그러나 넥(17, 18, 24, 25)의 자기 릴럭턴스는 자속(F1, F2, F3)의 부분이 무시될 정도로 상당히 크다.

모든 자속(F1, F2, F3a, F3b)은 한편으로 스테이터 부분(11, 12)과 다른 한편으로 스테이터 부분(13) 사이 회전축(A)에 평행하다. 이들이 자석(4, 5)을 통과할 때 자속(F1, F2, F3a, F3b)은 자기 다이폴(6)의 자화축의 방향과 평행하다.

자속(F1, F2, F3a, F3b)의 방향은 발생시키는 코일(51, 52, 53)에서 통과하는 전류의 방향에 의존한다.

자속(F1, F2, F3a, F3b)이 스테이터 부품(11, 12) 보다 정확하게는 톱니(19, 20, 26, 27)에서 스테이터 부품(13) 보다 정확하게는 스테이터 극(31)으로 가는 방향을 자석(4, 5)을 통과할 때 양극이라는 것은 임의적으로 용인된다. 자속(F1, F2, F3a, F3b)은 반대 경우에 음극이라 불린다.

도 11-14에서 자속(F1, F2, F3a, F3b)의 릴럭턴트(reluctant)는 동일하게 지정된 화살표로 나타낸다.

도 11-14를 보다 명확하게 하기 위해서, 이 화살표는 톱니(19, 20, 26, 27)의 축에 대해 엇갈리게 된다. 그러나, 자속(F1, F2, F3a, F3b)의 릴럭턴트는 톱니(19, 20, 26, 27)의 축방향과 동일한 방향을 갖는다.

모터(1)의 제어회로는 이후 설명의 견지에서 설계의 어려움이 당업자에게 없기 때문에 도시하지 않고 기술하지 않을 것이다.

제어회로는 로터(2, 3)가 한 스텝동안 회전할 때마다 코일(51, 52, 53)에 구동 펄스를 적용하도록 배치된다고 언급할 것이다.

또, 제어회로는 각 구동펄스동안, 코일(51-53)중에 하나 또는 다른 것에 적용된 전압이 일정하거나 일정한 코일(51, 53)중 하나 또는 다른 것에 흐르는 전류가 있도록 배치된다. 당업자는 코일(51, 52, 53)에 적용된 구동펄스의 형태가 무엇이든 간에 모터(1)가 작동된다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 구동펄스의 이런 형태가 이하 서술에 설명되지 않은 것이다. 적용된 코일(51, 52, 53)을 통해 양 또는 음의 자속(F1, F2, F3a, F3b)을 생성시키는 구동펄스는 양 또는 음이라 불린다.

당업자 구동펄스 동안 고정 또는 가변일 수 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

모든 경우에, 구동 펄스 동안 극복해야 하는 저항토크가 최대 수치를 가질 지라도 관련된 로터(2, 3)가 각 구동펄스에 대해 스텝을 정확히 마치도록 기간이 정해진다.

구동펄스가 중단될 때 이전에 언급한 불평형 위치전에 위치하는 각 위치에 로터(2, 3)가 도달하도록 기간이 정해지는 것은 실제로 당업자에게 잘 알려져 있다. 로터(2, 3)가 각 위치에서 도달할 때, 로터가 구동하는 기계적 부품의 관성 또는 로터의 관성 때문에 스텝을 마치고, 불평형위치를 통과한후 다음 휴지상태로 그것을 가져오려는 위치토크 때문에 스텝을 마친다.

다음 기술을 불필요하게 복잡해지는 것을 피하기 위해, 코일(51, 52, 53)에 적용된 모든 구동펄스의 기간은 기술한 것처럼 결정되도록 모터(1)의 제어회로가 배치된다고 허용할 것이다.

도 11-14는 이전에 언급한 도 9-10에 유사하다. 그러나, 도 11-14를 불필요하게 복잡해지는 것을 피하기 위해, 기술한 설명에 사용된 인용만이 나타날 것이다.

모터의 작동설명이 개시될 때, 로터가 제 1 휴지위치중 하나에 있다는 것을 허용할 것이다. 톱니(19)에 의해 각도(δ₁)만큼 위상전위되는 자석(4)의 자기 다이폴(6a)이 있고 이 위상전위 각도(δ₁)는 반시계 방향으로

과 동일하다.

모터(1)의 제어회로가 코일(51)에 양 구동펄스를 적용하면 코일에 생성된 자속(F1)은 도 11 에서처럼 톱니(19)에서 스테이터극(31)방향으로 자석(4)을 통과한다. 자속(F1)이 자기 다이폴(6a)의 자화축처럼 자석(4)에서 동일 방향이다.

톱니(1a)를 부분적으로 접해있는 자기 다이폴(6a, 6b)에 의해 생성된 플럭스와 자속(F1) 사이의 상호작용은 자기 다이폴(6a)의 자화축과 플럭스(F1)가 일치하려는 토크를 생성한다. 구동토크라 하는 이 토크는 화살표 R로 나타난 시계방향으로 자석(4)과 로터(2)를 회전시킨다.

양 구동펄스의 끝이 코일(51)에 적용된 후, 로터(2)는 이전에 언급한 것처럼 스텝을 끝내고 제 2 휴지 위치의 다음에서 중지된다. 모터(1)의 제어회로는 이후에 기술할 상황에서 새로운 구동펄스를 코일(51, 52, 53)에 적용할 때까지 로터(2)는 제 2 휴지 위치에 있다.

로터(2)가 제 2 휴지위치중 하나에 있을 때, 자기 다이폴(6)의 기하학적 축이 톱니(19)중 하나와 각도(δ1)를 이루는 자기 다이폴(6)은 모든 다이폴(6b)이다. 도 12 는 이런 상황을 설명한다.

모터(1)의 제어회로가 음 구동펄스를 코일(51)에 적용하면, 코일에 생성된 자속(F1)은 도 12 처럼 스테이터 극(31)에서 톱니(19) 방향으로 자석(4)을 통과한다.

자속(F1)은 톱니(19)를 부분적으로 접해있는 자기 다이폴(magnetic dipole)의 자화축처럼 자석(4)과 같은 방향이다.

톱니(19)를 부분적으로 접하는 자기 다이폴(6a, 6b)에 의해 형성된 자속과 자속(F1)의 상호작용은 로터(2)에 적용된 모터토크를 발생한다. 구동토크는 자기 다이폴(6b)의 자화축이 자속(F1)과 일치하려하고 반시계방향으로 로터(2)를 회전시킨다.

전에 언급한 것과 유사한 방법으로, 로터(2)는 음구동펄스의 끝이 코일(51)에 적용된 후에 스텝을 마치고 제 1 휴지위치중 하나인 다음 휴지 위치에 도달된다.

요약하면, 로터(2)는 코일(51)에 연속적으로 적용된 극성(polarity)을 교번하는 구동펄스에 대해 시계방향으로 스텝만큼 회전한다.

구동펄스는 로터(3)의 자석(5)에서 자속의 통로를 일으키지 않기 때문에, 로터(3)는 코일(51)에 적용된 구동펄스에 의해 전혀 영향을 받지 않는다.

도 11 과 12 는 각각 로터(3)가 제 1 휴지위치중 하나에 있는 경우 및 로터(3)가 제 2 휴지위치중 하나에 있는 경우를 설명한다. 코일(52)에 적용된 음구동펄스와 양구동펄스에 의해 생성된 자속(F2)은 도 11 과 도 12 에 보여준다.

로터(2)의 경우에 이전에 주어진 것과 유사하기 때문에, 로터(3)는 모터(1)의 제어회로에 의해 코일(52)에 적용된 극성을 교번하는 구동펄스에 대해 연속적인 스텝을 통해 회전한다. 로터(3)의 그런 회전이유는 여기에 자세히 설명하지 않을 것이다.

구동펄스가 로터(2)의 자석(4)에서 자속의 통로를 일으키지 않기 때문에 로터(2)는 코일(52)에 적용된 구동펄스에 의해 영향을 받지 않는다.

도 13 은 로터(2, 3)가 제 1 휴지 위치중 하나인 경우를 설명한다.

모터(1)를 위한 제어회로가 양구동펄스를 코일(53)에 적용하면, 코일(53)에 생성된 자속(F3)의 두 부분(F3a, F3b)은 자석(4, 5)의 자기 다이폴(6a)의 자화축방향으로 로터(3)의 자석(5)과 로터(2)의 자석(4)을 통과한다는 것을 보인다. 이 자속(F3a, F3b)은 도 13 에 나타난다. 코일(53)에 적용된 양구동펄스는 도 13 에서 화살표 R로 나타내는 반시계방향으로 로터를 회전시키는 로터(2, 3)에 적용되는 토크를 일으킨다.

다른 수단을 취하지 않으면, 이 두 로터(2, 3)는 코일(53)에 적용된 양구동펄스에 대해 반시계방향으로 회전한다. 구동펄스의 끝후에 각 로터(2, 3)는 스텝을 마치고 제 2 휴지위치중 하나인 다음 휴지 위치에 도달한다. 이 상태는 도 14 에서 설명한다.

모터(1)의 제어회로가 음구동펄스를 코일(53)에 적용하면, 자속(F3a, F3b)은 도 14 처럼 자기 다이폴(6b)의 자화축과 같은 방향이다. 로터(2, 3)에 적용된 토크는 화살표 R'로 표시된 반시계방향으로 로터를 회전시키려 한다.

또, 다른 조치를 취하지 않으면, 로터(2, 3)는 코일(53)에 적용된 음구동펄스에 대해 반시계방향으로 동시에 회전하고, 구동펄스의 끝후에 스텝(step)을 마치고 제 1 휴지위치중 하나인 다음 휴지 위치에 도달한다.

로터(2, 3)가 제 1 휴지위치중 하나에 있을 때, 양구동펄스는 코일(51, 52)에 적용되면 로터(2, 3)를 시계방향으로, 코일(53)에 적용되면 반시계방향으로 회전시킨다.

바람직하지 않은 이전에 언급한 것처럼 코일(53)에 적용된 구동코일에 대해 로터(2, 3)를 동시에 회전시키는 것을 피할 수 있다.

이를 위해, 구동펄스를 코일(53)에 적용할 때, 로터(2)가 유일하게 회전하면 코일(52)에 동일 극성의 구동펄스를 동시에 적용하거나 로터(3)가 유일하게 회전하면 코일(51)에 동일 극성의 구동펄스를 동시에 적용한다.

도 13 은 코일(53)에 적용된 양구동펄스에 대해 반시계방향으로 로터(2)가 회전하는 경우를 설명한다. 모터(1)의 제어 회로는 양의 구동펄스를 코일(52)에 적용한다. 제 2 구동펄스에 대해 코일(52)에 의해 생성된 자속(F2)은 도 13 에 보인다.

로터(3)에 적용된 두 토크는 절대치로써 동일하도록 모터(1)와 제어 회로의 특성이 결정된다. 이 두 토크가 반대방향이기 때문에, 서로 상쇄된다. 로터(3)는 부동이고 로터(2)만이 코일(53)에 적용된 양구동펄스에 대해 반시계방향으로 한 스텝을 회전한다.

도 14 는 로터(3)만이 코일(53)에 적용된 음구동펄스에 대해 제 2 휴지위치중 하나에서 반시계방향으로 한 스텝 회전하는 경우를 보인다.

모터(1)의 제어회로가 음의 구동펄스를 코일(51)에 적용한 경우를 쉽게 볼 수 있다. 도 14 에서 보인 자속(F1, F3a)은 로터(2)에 동일한 절대치이지만 반대방향의 두 토크를 로터(2)에 적용하여 로터(2)는 정지하고 로터(3)만이 코일(53)에 적용된 음구동펄스에 대해 한 스텝 회전한다.

일어날 수 있는 모든 경우에서 모터(1)의 작동은 이전 설명에서 쉽게 유추할 수 있기 때문에 자세히 기술하지 않을 것이다.

이전에 설명한 상기 발명에 따른 모터의 제 1 실시예에서, 톱니(19)에 대한 톱니(26)의 위상전위각과 톱니(26)에 대한 톱니(27)의 위상전위각은 시계방향으로

과

와 각각 동일하다.

보이지 않은 상기 발명에 따른 모터의 제 2 실시예에서, 이 두 위상전위각은 시계방향으로

과

와 각각 동일하다.

제 2 실시예에서, 자석(4)의 자기 다이폴(6a, 6b)은 톱니(19)에 대해

과 동일한 각만큼 시계방향으로 위상전위되고, 로터(2)가 제 1 및 제 2 휴지위치중 하나를 점유할 때 톱니(20)에 대해

과 동일한 각만큼 시계방향으로 위상전위된다.

마찬가지로, 로터(3)의 제 1 및 제 2 휴지위치에서, 자석(5)의 자기 다이폴(6a, 6b)은 톱니(26)에 대해

와 동일한 각만큼 시계방향으로 위상전위되고, 결과적으로 톱니(27)에 대해

와 동일한 각만큼 시계방향으로 위상전위된다.

제 2 실시예에서, 구동 펄스가 코일(53)에 적용될 때 로터(2, 3)를 시계방향으로 회전시키는 반면에, 코일(51, 52)에 적용된 교번 극성(alternating polarity)의 구동 펄스가 로터(2, 3)를 반시계방향으로 회전시키는 것을 당업자는 쉽게 이해할 것이다. 또, 구동 펄스는 코일(53)에 적용된 것과 동일 극성을 동시에 코일(52, 51)에 적용하면, 상기 로터(2, 3)는 시계방향으로만 회전한다.

이전에 기술된 두 실시예가 결합되어서 스테이터 부품(11, 12)중 하나의 부품을 형성하는 톱니와 스테이터 부품(11, 12)중 다른 하나의 부품을 형성하는 톱니가 이전에 기술된 제 1 및 제 2 실시예처럼 배치되면 명백하다.

이전에 기술된 제 2 실시예에서, 톱니(20)는 시계방향으로

과 동일한 각만큼 톱니(19)에 대해 위상전위된다. 톱니(19)는 시계방향으로

과 동일한 각만큼 톱니(20)에 대해 위상전위된다.

이전에 기술된 두 실시예에서, 시계방향으로

과 동일한 각만큼 다수의 두 톱니중 두 번째에 대해 위상전위된 스테이터 부품(11)의 다수의 두 톱니중 첫 번째이다. 이전에 기술한 제 2 실시예에서, 이 두 개의 복수가 각각 톱니(19)와 톱니(20)에 의해 구성되는 반면 이전에 기술한 제 1 실시예에서 제 1 및 제 2 다수의 톱니는 각각 톱니(20)와 톱니(19)에 의해 구성된다.

동일 용어로, 이전에 기술한 양 실시예에서, 자석(4)의 자기 다이폴(6a, 6b)은 다수의 톱니중 첫 번째 톱니에 대해

과 동일한 각만큼 시계방향으로 위상전위되고 로터(2)의 제 1 및 제 2 휴지 상태에서 다수의 톱니중 두 번째에 대해

과 동일한 각만큼 시계방향으로 위상전위된다.

유사한 고려가 여기에 연관된 로터(3)와 스테이터(12)의 톱니(26, 27)처럼 이루어진다. 그래서, 이전에 언급한 양 실시예에서, 스테이터 부품(12)의 다수의 두 톱니중 첫 번째는 다수의 두 톱니중 두 번째에 대해 즉 톱니(26, 27)에 대해 시계방향으로

만큼 위상전위된다. 마찬가지로, 상기 기술한 두 실시예에서, 자석(5)의 자기 다이폴(6a, 6b)은 로터(3)의 제 1 및 제 2 휴지 위치에서 스테이터 부품(12)에서 다수의 톱니중 첫 번째에 대해

만큼 시계방향으로 위상전위되고, 스테이터 부품의 다수의 톱니중 두 번째에 대해

만큼 시계방향으로 위상전위된다.

상기 언급한 것처럼, 다수의 톱니(19)는 코일(51)에만 자기적으로 연결되고 다수의 톱니(26)는 코일(52)에만 자기적으로 연결된다. 반대로, 다수의 톱니(20)와 다수의 톱니(27)는 코일(53)에 함께 자기적으로 연결된다. 한편 로터(3)의 자석(5)이 톱니(26, 27)에 자기적으로 연결되는 반면에 로터(2)의 자석(4)은 톱니(19)와 톱니(20)에 자기적으로 연결된다.

상기 언급한 모터(1)의 두 실시예의 작동을 비교하고 이전 용어를 사용해서, 로터(2, 3)의 각각은 로터(2, 3)의 자석(4, 5)에 자기적으로 연결된 제 1 및 제 2 다수의 톱니에 자기적으로 연결되는 코일(51, 52; 53)중 어느 하나에 적용된 교번 극성의 구동 펄스에 대해 시계방향과 반시계방향으로 회전한다.

구동펄스가 적용된 코일이 이전 예에서 다수의 톱니에 연결된 것이라면, 그리고 로터(2, 3)중 하나만 구동펄스에 대해 회전한다면, 상기 펄스와 후자처럼 동일 극성을 동시에 코일(51, 52)중 하나에 적용된 다른 구동 펄스는 로터(2, 3)중 다른 것의 자석(4, 5)에 연결된 톱니의 복수에 연결된다.

상기 발명에 따라 모터의 다른 실시예는 발명의 범위내에서 벗어나지 않고 만들 수 있다는 것은 명백하다. 몇몇 실시예는 이전에 기술한 실시예와 동일 번호로 지정된 그것의 부품만 보이지 않고 비제한 실시예로 이후에 간략히 기술될 것이다.

이 실시예중 하나에서, 도 1 에서 보인 것처럼 모터(1)의 평면도에서, 코일(51, 52)은 중첩이 아니라 서로 엇갈려 있도록 스테이터 부품(11, 12, 13)이 형성되고 배치된다. 그런 배치는 모터(1)의 총두께가 중요하지 않은 도 1 과 도 2 에서 설명한 실시예에서 갖는 것보다 큰 직경을 갖는 코일(51, 52)의 사용을 허용한다.

이 실시예의 다른 것에서, 로터(2, 3)의 자석(4, 5)은 동일하다. 자석(4, 5)에 포함된 자기 다이폴(6)의 수(N1, N2)는 한편으로 각도(α₁, α₂), 다른 한편으로 각도(β₁, β₂)같이 동일하다. 또, 앞서 언급한 수(k₁, k₂)는 동일하며 각(γ₁, γ₂)은 동일하다.

결국, 스테이터 부품(11, 12)은 개구(14, 21)를 한정하는 원이 동일 직경이고 톱니(19, 26)는 톱니(20, 27)처럼 서로 접해 위치하도록 배치된다.

이 실시예에서, 스테이터 부품(13)은 회전축(A)을 중심으로 한 원에 의해 한정되는 개구를 갖고 스테이터 부품(11, 12)에 배치된 개구(14, 21)를 한정하는 원과 동일한 직경을 갖는다. 스테이터 부품(11, 12)에서 처럼 톱니는 회전축(A) 방향으로 스테이터 부품(13)에 배치된 개구의 가장자리에서 부터 반경방향으로 확장된다. 또 각 톱니는 스테이터 부품(11)의 톱니(19, 20)중 하나를 접해 배치되어 스테이터 부품(12)의 톱니(26, 27)중 하나를 접하도록 배치된다.

스테이터 부품(13)의 톱니는 그들을 둘러싸는 스테이터 부품(13)의 부분을 통해 자기적으로 모두 연결되고 그들은 스테이터 극을 이 부품으로 형성한다. 스테이터 부품(13)의 스테이터 극은 상기 기술한 연결 부품(34)에 유사한 연결부품을 통해 코일(51-53)의 코어(54-56)에 자기적으로 연결된다. 이 형식으로 형성된 스테이터 부품(13)은 자속(F1, F2, F3a, F3b)이 공기층(41∼48)으로 향하고 모터(1)의 효율이 증가하도록 한다.

상기 발명에 따라 모터의 다른 실시예에서, 스테이터 극(16, 23)은 개구(14)와 톱니(20), 개구(21)와 톱니(27)와 먼 영역에서 접촉하도록 스테이터 부품(11, 12)이 굽어진다는 사실 때문에 스테이터 극(16, 23)과 코일(53)의 코어(56)사이 기계적 연결과 자기 연결이 보장된다. 또, 이 스테이터 극(16, 23)은 동일 영역에서 서로 고정되고 이들중 하나는 동일 영역에서 코일(53)의 코어(56)의 끝에 고정된다.

실시예의 대안으로, 스테이터 극(16, 23)은 앞서 언급한 영역에서 서로 직접 접촉하고 않고 그들 사이에 잡아진 코어(56)의 끝면중 하나와 연결된다.

후자의 실시예에서, 도 1 과 3 에서 기술한 실시예에서 스테이터 극(16, 23)의 기계 연결과 자기 연결을 보장하는 지주(61)는 존재하지 않는다.

상기 언급한 실시예에서, 각 톱니(20)의 측면과 톱니(19)의 측면에 의해 형성된 중심각은 서로 동일하고, 두 인접 톱니(20)의 측면과 두 인접 톱니(19)의 측면에 의해 형성된 중심각과 동일하다. 이 모든 중심각은 α₁과 β₁의 절반과 같다. 즉, 각 톱니(19)의 측면에 의해 형성된 중심각과 각 톱니(20)의 측면에 의해 형성된 중심각이 d₁과 d₂로 지정되면 d₁= d₂= α₁= 0.5β₁이다.

로터(2)에 적용된 위치 토크는 톱니(19)의 존재와 톱니(20)의 존재 때문에 두 개의 반대 토크의 대수합이라는 사실을 초래한다는 것을 당업자는 쉽게 이해할 수 있다. 또, 두 토크중 각각의 진폭은 이미 각(β₁)을 정의한 각(d₁, d₂) 사이 비(ratio)에 의존한다는 것을 당업자는 쉽게 이해할 것이다.

동일수치가 각도(d₁, d₂)를 위해 선택되면 로터(2)의 휴지위치는 상기 실시예에서 기술한 것이다. 즉 톱니(19, 20)에 대해 자기 다이폴(6)의 위상전위각은 절대치로

과 동일하다. 그런 경우 반대로, 각도(d₁, d₂)가 0.5β₁보다 크거나 작음에 따라 로터(2)에 적용된 위치토크의 진폭은 감소 또는 증가한다. 실제로, 0.3β₁과 0.7β₁사이의 수치는 각 d₁과 d₂를 위해 선택될 것이다. 수치차이가 각 d₁과 d₂를 위해 선택되면 톱니(19)와 톱니(20)에 대해 자기 다이폴(6)의 위상전위 각도는 서로 다르게 된다. 그래서 각도(d1)가 각도(d2)보다 크면 톱니(19)의 존재 때문에 토크의 진폭은 톱니(20)의 존재 때문에 토크의 진폭보다 크다. 톱니(19)에 대해 다이폴(6)의 위상전위각은 로터(2)의 모든 휴지위치에서 톱니(20)에 대해 다이폴(6)의 위상전위 각보다 절대치에서 작다.

상기 관계는 각도(d₁)가 각도(d₂)보다 작으면 반전될 수 있다.

실제로, 톱니(19, 20)에 대해 자기 다이폴(6)의 위상전위 각중 하나의 수치는

과

사이에서 선택된다. 위상전위의 다른 수치는 두 각도의 합이

과 항상 동일하다는 사실로 결정된다.

불행하게도 각도(d₁, d₂)는 결정되는 선택수치를 갖도록 언급된 위상전위각을 위해 가져야 하는 수치를 허용하는 간단한 관계를 성립시킬 수 없다.

실제로 각도(d₁, d₂)의 수치는 컴퓨터 시뮬레이션(simulation) 또는 실험에 의해 결정된다.

로터(2)와 톱니(19, 20)에 대해 만들어진 고려는 로터(3)와 톱니(26, 27)에 대해서도 할 수 있다. 이 고려는 반복되지 않을 것이다.

로터(3)에 적용된 위치토크의 진폭은 톱니(26, 27)의 측면에 의해 형성된 중심각(d₃, d₄)을 0.5β₂의 상이한 수치를 줌으로써 변화되고 이 수치는 0.3β₂와 0.7β₂사이이다. 또, 각도(d₃, d₄)의 수치가 컴퓨터 시뮬레이션 또는 실험에 의해 결정되어 톱니(26, 27)에 대해 자석(5)의 자기 다이폴(6)의 위상전위각중 하나가

와

사이

의 상이한 수치를 갖고 위상전위 각중 다른 하나는 두 위상전위 각의 합이

와 같은 수치를 갖는다.

상기 발명의 특징과 이점은 도면과 함께 비제한 실시예에 의한 설명에서 명백해질 것이다.

Claims

상기 제 1 및 제 2 영구자석(4, 5)은 제 1 방향과 반대의 제 2 방향으로 교번하게 축(A)에 평행한 회전축에 대해 환형으로 규칙적으로 배치된 제 1 및 제 2 의 다수의 자기 다이폴(6)을 갖고, 각각은 반경방향 기하학적 축을 갖고 제 1 자석의 두 인접 자기 다이폴(6)중 기하학적 축은 α₁= 360°/N1의 수치를 갖는 제 1 중심각을 형성하고 여기서 N1은 제 1 자석(4)의 자기 다이폴(6)의 수이고, 상기 제 2 자석(5)의 두 인접 자기 다이폴중 기하학적 축은 α₂= 360°/N2의 수치를 갖는 제 2 중심각을 형성하고 여기서 N2는 상기 제 2 자석(5)의 자기 다이폴(6)의 수이고 공통회전축(A)에 대해 서로 독립적으로 회전할 수 있고 각각 제 1 및 제 2 영구자석(4, 5)을 포함하는 제 1 로터(2)와 제 2 로터(3),

제 1 및 제 2 다수의 톱니중 톱니(19, 20)는 상기 스테이터 개구(14)에서 상기 회전축을 향해 제 1 자석(4)을 접해서 반경방향으로 확장하고 각각은 반경방향축과 두 측면을 갖고, 제 1 다수의 톱니근처 두 톱니의 축과 제 2 다수의 톱니 근처 두 톱니의 축은 β₁= 2α₁값을 갖는 제 3 중심각을 형성하고, 제 1 및 제 2 다수의 톱니중 하나의 톱니(20; 19)는 시계방향으로
와 동일한 값을 갖는 위상전위 각만큼 제 1 및 제 2 다수의 톱니중 다른 하나의 톱니(19; 20)에 대해 위상전위되고 제 1 및 제 2 다수의 톱니(19, 20)를 갖고 제 1 스테이터 개구(14)에 의해 분리된 제 1 및 제 2 스테이터 극(15, 16)을 포함하는 제 1 스테이터 부품(11),

제 3 및 제 4 다수의 톱니중 톱니(26, 27)는 상기 제 2 스테이터 개구(21)에서 상기 회전축을 향해 제 2 자석(5)을 접해서 반경방향으로 확장하고 각각은 반경방향축과 두 측면을 갖고, 제 3 다수의 톱니 근처 두 톱니의 축과 제 4 다수의 톱니 근처 두 톱니(27)의 축은 β₂= 2α₂값을 갖는 제 4 중심각을 형성하고,

제 3 및 제 4 다수의 톱니중 하나의 톱니(27; 26)는 시계방향으로
와 동일한 값을 갖는 위상전위 각만큼 제 3 및 제 4 다수의 톱니중 다른 하나의 톱니(26; 27)에 대해 위상 전위되고 제 3 및 제 4 다수의 톱니(26, 27)를 갖고 제 2 스테이터 개구(21)에 의해 분리된 제 3 및 제 4 스테이터 극(22, 23)을 포함하는 제 2 스테이터 부품(12),

자석(4, 5)은 한편으로 제 5 스테이터극(31)과 제 1 및 제 2 스테이터극(15, 16)사이, 그리고 다른 한편으로 제 3 스테이터극(22)과 제 4 스테이터극 사이에 배치되고 상기 자석사이에 배치된 제 5 스테이터극(31)을 포함하는 제 3 스테이터극(13),

상기 제 1 스테이터극(15)과 제 5 스테이터극(31)에 자기적으로 연결된 제 1 및 제 2 끝단을 갖는 코어(54)를 포함하는 제 1 코일(51),

상기 제 3 스테이터극(22)과 제 5 스테이터극(31)에 자기적으로 연결된 제 1 및 제 2 끝단을 갖는 코어(55)를 갖는 제 2 코일(52);

제 2 및 제 4 스테이터극(16, 23)에 자기적으로 연결된 제 1 끝단과 제 5 스테이터극(31)에 자기적으로 연결된 제 2 끝단을 갖는 코어(56)를 포함하는 제 3 코일(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 1 항에 있어서, 제 2 스테이터극(16)과 제 4 스테이터극(23)은 지주(61)에 의해 자기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 1 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 4 스테이터극(16, 23)은 제 1 및 제 2 스테이터 개구(14, 21)에서 먼 영역에서 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 1 항에 있어서, 톱니의 제 1 및 제 2 다수의 톱니(19, 20)는 톱니의 제 3 및 4 다수의 톱니(26, 27)중 하나를 접해 배치되고 각각이 톱니의 제 1 및 제 2 다수의 톱니(19, 20)중 하나를 접해 배치되기 때문에 제 5 스테이터 극은 제 5 다수의 톱니를 포함하기에 상기 제 1 자석(4)의 자기 다이폴(6)의 수(N1)는 제 2 자석(5)의 자기 다이폴(6)의 수(N2)와 동일한 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 1 항에 있어서, 시계방향으로
과
사이의 수치를 갖는 제 3 위상전위각에 의해 제 1 및 제 2 의 다수 톱니(19, 20)중 하나의 톱니축에 대해 제 1 자석(4)의 자기 다이폴(6)의 기하학적 축이 위상전위되는 각 위치를 다른 영향없이 제 1 로터(2)가 점유하는 수치를 제 1 다수의 톱니중 각 톱니(19)의 측면에 형성된 중심각과 제 2 다수의 톱니중 각 톱니(20)의 측면에 형성된 중심각이 갖는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 1 항에 있어서, 시계 방향으로
과
사이의 수치를 갖는 제 3 위상전위각에 의해 제 3 및 제 4 의 다수 톱니(26, 27)중 하나의 톱니축에 대해 제 2 자석(5)의 자기 다이폴(6)의 기하학적 축이 위상전위되는 각 위치를 다른 영향없이 제 2 로터(3)가 점유하는 수치를 제 3 다수의 톱니중 각 톱니(26)의 측면에 형성된 중심각과 제 4 다수의 톱니중 각 톱니(27)의 측면에 형성된 중심각이 갖는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 5 항에 있어서, 제 3 위상전위각은
과 동일한 수치를 갖는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 6 항에 있어서, 제 3 위상전위각은
와 동일한 수치를 갖는 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 5 항에 있어서, 제 1 다수의 톱니의 각 톱니(19)의 측면에 형성된 중심각과 제 2 다수의 톱니의 각 톱니(26)의 측면에 형성된 중심각은 0.3β₁과 0.7β₁사이의 값인 것을 특징으로 하는 전자석 모터.
제 5 항에 있어서, 제 3 다수의 톱니의 각 톱니(26)의 측면에 형성된 중심각과 제 4 다수의 톱니의 각 톱니(27)의 측면에 형성된 중심각은 0.3β₂와 0.7β₂사이의 값인 것을 특징으로 하는 전자석 모터.