專利名稱：特別指定用于鐘表上的雙轉(zhuǎn)向電磁電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有兩個旋轉(zhuǎn)方向的、適宜于以n大于1的n-相激勵式工作的低功率電磁電動機。更為具體地說，本發(fā)明所涉及的是這樣一種小體積電磁電動機，它包括一個基本上形狀扁平的定子，該定子具有n個磁路，該n個磁路以限定一個開口的方式排列，該開口中有一轉(zhuǎn)子可繞樞軸轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)子可提供以例如一個永久磁鐵。通常各磁路都相互磁去耦，而各磁路通過兩個定子磁極與轉(zhuǎn)子相配合，該定子磁極則設(shè)置在相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的直徑方向上相對位置處，該軸線垂直地延伸于定子的一般平面。這種類型的電動機最適合用作模擬顯示鐘表的步進電動機。
日本專利申請JP-61-10958號曾公開一種具有雙轉(zhuǎn)向的兩相對稱步進電動機，它由兩個單相定子部分相互重疊而組成，兩個定子部分之間相互具有90°的角移位。
兩個單相定子部分相互固定在一起，但位于不同的平面上。它們相互間各自磁絕緣，而各配置有一個勵磁繞組。此外，每個定子部分限定一個開口，以容納該兩定子部分所共有的永磁轉(zhuǎn)子，該開口對準后者的旋轉(zhuǎn)軸線。
為了限定該轉(zhuǎn)子的一個穩(wěn)定位置，這種定子部分的每個開口的邊緣上都開有兩個定位切口，該兩個切口沿著相對于穿過該轉(zhuǎn)子的磁通主方向分開45°的方向上直徑上對置，該磁通由激勵相應(yīng)的繞組而產(chǎn)生。在沒有激勵的情況下，當轉(zhuǎn)子的永久磁鐵的南北軸線垂直于切口的對準軸線時，便得到該轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定位置。
由于這種結(jié)構(gòu)，兩個定子部分在完全相同的條件下與轉(zhuǎn)子配合操作，然而因為它們具有90°的移位，每個定子部分確保轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向與它的方向無關(guān)。如能容許被兩個磁通中的每一個磁通穿過的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵容積是相同時，則合成的電動機力偶在兩個旋轉(zhuǎn)方向上將是相同的。
這種已知的電動機有很多缺點。首先，由轉(zhuǎn)子的永久磁鐵所占有的容積只是部分地被利用了。因為每個磁路只圍繞少于這容積的一半。由于為了要確保其磁絕緣而必須使磁路沿著轉(zhuǎn)子軸線相互分隔開。這樣的事實使這個缺點便更加嚴重了。由此結(jié)果而造成電動機具有相當大的高度，這對于將電動機使用于鐘表上是非常不方便的。
另一個缺點在于磁路的開口必須非常精確地沿著轉(zhuǎn)子軸線對齊，這樣就造成制造上的困難，因而大大地增加了電動機的成本。
本發(fā)明的目的是提供一種上述類型但沒有那些缺點的電動機。
因此作為本發(fā)明的目的的電動機是一種n大于1的n-相的且具有兩個旋轉(zhuǎn)方向的電磁電動機。這種電動機包括一個定子，它一方面限定一個定子腔，而另一方面限定至少四個磁極，每一個這樣的磁極包括一個部分地限定所述定子腔的磁極的擴伸體，一個磁極臂和一個在所述磁極臂另一端上用作磁接觸點的磁極連接片，各所述磁極擴伸體由形成高磁阻區(qū)的各頸部將之彼此相互分隔開;
一個裝在定子腔內(nèi)的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子相對于所述定子繞著轉(zhuǎn)子的一根軸線轉(zhuǎn)動;
至少兩個磁分路，該磁分路與兩個不相鄰近的磁極相互耦合;
安裝在每個磁分路上的裝置，該裝置用以在與它們相連的磁極上產(chǎn)生磁通量，每個所述磁分路與所述磁極和轉(zhuǎn)子的永久磁鐵形成一個磁路，該磁路與電動機的其它磁路間為磁去耦，這后者的特征在于所述磁極由一個單獨的星形件的分支所形成，在其中心處設(shè)置有所述的定子腔，所述磁極擴伸體位于一個垂直于所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸心的單一的共同平面內(nèi)。
由于這些特征，本發(fā)明的電動機在制造上或裝配上便沒有顯示任何特殊的困難。此外，電動機的所有磁路接受相同容積的轉(zhuǎn)子的永久磁鐵，因為所有的磁極擴伸體基本上都位于一個單一的共同平面。應(yīng)當注意到，這后一特征是與每個磁路相對于其它磁路的磁去耦一起獲得的。
本發(fā)明將由于以上僅作為實例而對之進行說明的說明書以及附圖而更易于明了。


圖1示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)向兩相步進電動機;
圖2是自圖1中Ⅱ-Ⅱ線截取的橫斷面放大圖，示意地顯示電動機獲得一個磁絕緣間隙的第一個改型;
圖3至5分別是根據(jù)本發(fā)明的電動機的第二、第三和第四個可能改型的橫斷面圖，特別著眼于獲得一個間隙;
圖6顯示根據(jù)本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)向兩相步進電動機的另一個實施例的部份視圖;
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)向兩相步進電動機的又一個實施例;
圖8至11和圖13至16分別根據(jù)第一和第二種操作方法顯示處于靜止位置的轉(zhuǎn)子兩極永久磁鐵以及由所述磁鐵與定子所產(chǎn)生的穿過該永久磁鐵的磁通相互作用所造成的旋轉(zhuǎn)方向的示意視圖;
圖12和17示意地顯示為了要分別根據(jù)所述第一和所述第二操作方式操縱電動機所需激勵該繞組的方式;
圖18示意地顯示與圖1相同比例的根據(jù)本發(fā)明的又一實施例的雙轉(zhuǎn)向三相電動機。
以下將參照圖1對本發(fā)明的雙轉(zhuǎn)向兩相對稱步進電動機的第一個實施例予以描述。
這種電動機包括一個定子1和一個轉(zhuǎn)子2，該轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述定子提供的基本上為圓形的定子腔3內(nèi)。轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線X-X垂直于定子1的共同平面。應(yīng)當注意到，根據(jù)專業(yè)人員所熟知的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子也可以為了旋轉(zhuǎn)而安裝在固定于固定件中的軸承內(nèi)，該固定件又固定在該定子上，這些部件圖中都示顯示。
定子1包括四個磁極4a至4d和兩個磁分路5a、5b。每一個這種磁極分別終止于一個磁極擴伸體6a、6b、6c和6d，這些擴伸體確定一部分定子腔3的邊緣。這些磁極4a至4d由磁極臂7a至7d向外延伸，其中的每一個終止于一個磁極連接片8a至8d，該連接片用作緊固裝置并作為磁接觸點連接到分別屬于磁分路5a和5b的相應(yīng)連接片9a至9d上。每一個這種分路承載一個繞組10a、10b，該繞組形成芯體，并由臂11a至11d分別延伸超出該芯體而分別終止于連接片9a至9d。
連接片8a至8d和9a至9d由銷釘12將其分別聯(lián)接在一起;也可以使用其它的已知的連接方式。
為了將每個定子磁極與其相鄰的磁極加以磁絕緣，磁極擴伸體6a至6d互相間用頸部13a至13d聯(lián)接，這些頸部形成具有高磁阻的區(qū)域并保持磁極相互之間的堅固性。
這樣就確定，限定定子腔3并包括磁極臂7a至7d、擴伸體6a至6d和頸部13a至13d的定子1的中央部分形成一個在一個單一平面內(nèi)的星形件14。在這里顯示的這種星形件14有四個臂，從定子腔3計起，每個臂以與其相鄰的兩個臂成90°的角伸展，其中的兩個這樣的臂，即臂7a和7b，彎折成直角。
這個構(gòu)形將相對于所述轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線X-X在直徑上相對置的兩個定子磁極與兩個磁路中的每一個磁路結(jié)合起來。
為了使這種磁路相互間是磁絕緣的，在區(qū)域15R內(nèi)提供以絕緣間隙15，事實上由于兩個磁路至少部分地處于兩個相鄰的平行平面內(nèi)，則在該區(qū)域15R內(nèi)，所述臂7a和11d處于互相重疊交叉的狀態(tài)。在圖1的實施例中，這樣的絕緣間隙15是在通過分路5b的彎曲臂11d上提供一個凹口16而獲得的，為了便于制造這種電動機，在分路5a的彎曲臂11c上提供這樣的凹口。這種凹口可方便地經(jīng)磨削制成。在這種情況下，間隙15填充以環(huán)圍的非磁性物體(同時參看圖2)。
圖3至5顯示在星形件14的臂7a和分路5b的11d之間形成的間隙的三種其它改型。
在圖3中，分路5b也包括有一個凹口16。然而，在這里，這種凹口填充以起著墊片作用的一種例如塑料的非磁性材料17。這樣的安排可以增強定子組合件的堅固性，分路5b不再相對于其在磁極4d上的緊固點為懸吊臂。
如圖4中所示，間隙15也可以在臂7a和分路5b之間通過鍛壓而將分路5b的臂11d變形而制成。這樣的臂的變形部18就形成一個凹口16B。
根據(jù)圖5中的另一改型，分路5b在其與連接片9d的連接區(qū)內(nèi)顯示一個變形部16C，它將這分路5b的大部分移向另一個平面。一個相似的變形(圖中未能見到)必須形成在這同一分路5b的臂11b上，以便將該臂11b上用以緊固的連接片9b再帶回至合適的平面高度上。在這種情況下，可以在臂7b和分路5b之間設(shè)置一塊非磁性材料的墊片19。
應(yīng)當注意到，這里并不排除其它類似的改型，在特定的改型中，凹口16和16B并不是設(shè)置在分路5b的臂11d上，而是以相似的方式設(shè)置在星形件14的臂7a上。
如從圖1中可以確定，磁分路5a和5b以制成相同形狀較為有利，從而使制造成本減低并使裝配過程靈活性高，每個帶有其繞組的分路可以同樣地適用于一個或另一個磁路中。
如果電動機的應(yīng)用并不要求如用在鐘表內(nèi)的那種情況厚度越小越好的話，人們就可以設(shè)想一種在三個平行平面上的定子。圖6中部分地顯示本發(fā)明的這種電動機的實施例。在這里一個單一星形件14a位于中間的平面，而分路5a-A和5b-A位于這中間平面各一邊的相應(yīng)的平行和相鄰的平面內(nèi)。如可以完全理解到的那樣，分路之一的5a-A呈一般為U字形狀，其中之一臂11a-A與另一個分路5b-A的臂11d-A重疊交叉。臂11a-A終止于連接片8a-A，這連接片8a-A則固定在相應(yīng)的連接片9a-A上。
間隙15A的厚度基本上等于星形件14A的厚度。
圖7顯示本發(fā)明的另一個實施例，這是一個比圖1中所示的實施例更為緊湊堅實的組合件，其中設(shè)置一個星形件14B，其臂7b-B和7c-B從各自的磁極擴伸體相互平行地向后彎曲延伸。形成電動機繞組芯體的分路5a-B和5b-B的部分于是向內(nèi)彎曲以便連接由這種分路的相應(yīng)的連接片9a-B至9d-B所形成的連結(jié)點。
如先前描述的本發(fā)明的電動機可以主要以兩種不同的方式運轉(zhuǎn)，即連續(xù)式運轉(zhuǎn)或步進式運轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在參照圖8至17探討步進式的運轉(zhuǎn)，其中圖8至11涉及圖1的實施例而圖13至16涉及圖7的實施例。
為了能以步進式運轉(zhuǎn)，必須使轉(zhuǎn)子能有一個相對于定子穩(wěn)定的靜止位置。這是通過在定子腔3的邊沿上徑向上對置的位置處提供兩個切口20和20b來達到的。在這種情況下，由于永磁轉(zhuǎn)子顯示一定的磁化方向，它將使自己定位，其方式使得在沒有激勵繞組10a和10b時，那種方向DR(靜止方向)自己定向成垂直于由切口20限定的方向DE(切口方向)(參看圖8和13)。
應(yīng)當注意到，在圖1和圖8至11的情況中，切口20是與磁極擴伸體6b和6d對齊的，而在圖7和圖13至16的情況中，切口20與兩個徑向上對置的頸部13b-B和13d-B是一致的。
圖12示意地顯示為了操縱圖1的電動機如何激勵繞組10a和10b的方法。電動機的一個步進相當于轉(zhuǎn)子繞其軸線X-X轉(zhuǎn)動180°的角移位。
可以看到，當繞組在每一步進接受相同極性的電流脈沖時，這移位取逆時鐘(負的)方向(如圖8和9所示)，相應(yīng)磁通的方向在圖8和9上以標號±F1和±F2標出，而在轉(zhuǎn)子的永久磁鐵內(nèi)的合成磁場以標號±B1標出。
當施加在繞組10a和10b上的脈沖分別是相反極性的，則所發(fā)生的移位是順時鐘(正的)方向(參看圖10和11)，于是合成的磁場是±B2。
另一方面，圖7中的電動機繞組必須根據(jù)圖17所示的圖式予以控制，在圖13至16中，這里磁通的方向也是以標號±F1和±F2標出，而在轉(zhuǎn)子永久磁鐵內(nèi)的合成磁場則以±B3和±B4標出。
對于圖7中的電動機，可以看到，為了要在同一逆時鐘方向完成兩個步進，只需僅對繞組10a施加以相反極性的順次控制脈沖即可;而如果要在順時鐘方向完成兩個步級，則必須使繞組10b接受兩個相反極性的順次脈沖。
圖1和圖7中的電動機都有中央部件14和14b，對于它們，每個高磁阻的頸部都定向于與兩個相鄰的頸部成90°角處。
此外，如分別在圖1和7中所示的定位切口20相對于磁級擴伸體的相對位置，通過利用借助于電流脈沖的控制允許電動機不論其旋轉(zhuǎn)方向為何而嚴格相同地運轉(zhuǎn)，同樣，不論其極性為何也允許該電動機嚴格相同地運轉(zhuǎn)。這也造成在兩個旋轉(zhuǎn)方向上運轉(zhuǎn)的性能也相同。這樣就有可能在使用一個單一的電壓電平以最佳的方式對兩個旋轉(zhuǎn)方向控制和隨從這種電動機，這是非常有利的。
圖18顯示本發(fā)明又一個實施例，此實施例由一個三相電動機組成。
這種電動機包括一個限定一個定子腔33的定子31，在該定子腔中可旋轉(zhuǎn)地安裝有一個具有兩極永久磁鐵的轉(zhuǎn)子32。
定子包括一個單一中央星形件34，在其中心設(shè)置有定子腔33。
對電動機的每一個相位，定子包括有一個由頸部36使其與其它磁路為磁去耦的磁路35。
每個磁路包括一個屬于星形件的一個磁極的長分支37;
一個屬于該星形件的另一個位于直徑上對置位置的磁極的短分支38;
一個C形磁分路39，由連接片40固定在星形件34的分支37和38自由端上相應(yīng)的連接片(圖上未示出);
一個裝在磁分路39上的繞組41。
在這種電動機中，共有三個重疊交叉的區(qū)域42，在其中為了使有關(guān)的磁路磁絕緣而設(shè)有間隙43。該間隙可以用分別在圖2至4中所示的相同方式獲得。
應(yīng)當注意到，這種電動機分別屬于其三個相位的磁路都具有相同的結(jié)構(gòu)，每一個磁路相對于兩個鄰近的磁路移位120°。
顯示在圖18中的這三相電動機沒有一個定位切口;然而也完全有可能設(shè)置適于步進式運轉(zhuǎn)的定位切口。與前述的兩相電動機一樣，這種電動機也可以以連接式或以步進式運轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種n大于1的n相且具有兩個旋轉(zhuǎn)方向的電磁電動機，這種電動機包括一個定子，它一方面限定一個定子腔，而另一方面限定至少四個磁極，每一個這樣的磁極包括一個部分地限定所述定子腔的磁極擴伸體，一個延長所述擴伸體的磁極臂和一個在所述磁極臂端頭起著磁接觸點的作用的磁極連接片，各所述磁極擴伸體由形成高磁阻區(qū)的頸部將之彼此相互分隔開；一個裝在定子腔內(nèi)的永磁轉(zhuǎn)子，它相對于所述定子繞著轉(zhuǎn)子的一根軸線轉(zhuǎn)動；至少兩個磁分路，它使兩個不相鄰近的磁極相互耦合；安裝在每個磁分路上的裝置，該裝置用于在與它們相連的磁極上產(chǎn)生磁通；每個所述的分路與所述磁極和轉(zhuǎn)子的永久磁鐵形成一個磁路，這個磁路與電動機的其它磁路間為磁去耦，其特征在于所述電動機的磁極由一個單一星形件的分支形成，在其中心處設(shè)置有所述的定子腔，所述磁極擴伸體位于一個垂直于所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸心的單一的共同平面。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于其中用作所述定子的單一星形件的整體延伸在一個單一的共同平面內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電動機，其特征在于其中所述定子基本上位于垂直于轉(zhuǎn)子軸線的兩個相鄰的平行平面上，電動機的每個磁路分別與至少一個其它所述磁路具有至少一個重疊交叉區(qū)域，每個重疊交叉區(qū)域發(fā)生在第一磁路的分路的臂和單一星形件的一個磁極臂之間，這種磁極臂屬于第二個起作用的磁路，所述重疊交叉區(qū)域內(nèi)的磁絕緣是由一個間隙保證的。
4.如權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于其中在所述第一磁路的分路的臂上或在所述第二磁路的磁極臂上以機械加工形成的凹口限定了在所述重疊交叉區(qū)域內(nèi)的所述間隙。
5.如權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于其中在所述第一磁路的分路的臂上或在所述第二磁路的磁極臂上的鍛壓部分形成在所述重疊交叉區(qū)域內(nèi)的一個凹口，這個凹口限定所述間隙。
6.如權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于由于該電動機為一種兩相電動機，其中所述第一磁路的分路的連接片以鍛壓方式使這分路的其余部分偏移至一個鄰近的平面內(nèi)，該平面限定所述間隙。
7.如權(quán)利要求1或2所述的電動機，其特征在于由于該電動機為一種兩相電動機，其中所述定子基本上位于垂直于轉(zhuǎn)子軸線的三個相鄰的平行平面上，單一星形件位于中間的平面，而所述分路位于這中間平面的各一邊，所述各磁路由位于兩個分路中的一個分路的一個臂和兩個分路中的另一個分路的一個臂之間的間隙使之相互磁絕緣，間隙的深度相當于所述單一星形件的厚度。
8.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于由于該電動機為一種兩相電動機，其中的定子腔基本上是圓形的，每一個所述的磁絕緣的頸部與兩個相鄰的頸部形成一個基本上為90°的中心角。
9.如權(quán)利要求8所述的電動機，其特征在于其中兩個轉(zhuǎn)子定位切口設(shè)置在所述定子腔的邊沿上位于相對于所述定子腔中心的直徑的對置處。
10.如權(quán)利要求9所述的電動機，其特征在于其中定位切口與由兩個不相鄰近的磁極擴伸所限定的方向?qū)R。
11.如權(quán)利要求9所述的電動機，其特征在于其中定位切口與由兩個不相鄰近的頸部所限定的方向?qū)R。
12.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于由于該電動機為一種三相電動機，其中所述單一星形件具有六個分支，每個分支相對于其相鄰的兩個分支大約偏離60°的角度，每個磁路具有一個單一的重疊交叉區(qū)，在其中磁路之間的磁絕緣由一個間隙保證。
13.如權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于其中所述間隙填充以一種固體的非磁性物質(zhì)。
14.如權(quán)利要求7所述的電動機，其特征在于其中所述間隙填充以一種固體的非磁性物質(zhì)。
15.如權(quán)利要求12所述的電動機，其特征在于其中所述間隙填充以一種固體的非磁性物質(zhì)。
16.如權(quán)利要求12所述的電動機，其特征在于其中所述轉(zhuǎn)子定位切口設(shè)置在所述定子腔的邊沿上。
17.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于其中所述磁分路都是彼此相同的。
全文摘要
一種雙轉(zhuǎn)向n相電磁電動機，其中n大于1，特別適用于驅(qū)動鐘表內(nèi)的機構(gòu)。它包括n個磁路，每個磁路與n-1個其他磁路間為磁去耦。每個磁路包括兩個定子磁極，定子磁極各包括一個磁極擴伸體，這些磁極擴伸體部分地限定一個定子腔，其中容納一個轉(zhuǎn)子。這兩個定子磁極相對于轉(zhuǎn)子的軸線(X-X)直徑上相互對置。磁路的磁去耦由一個或多個間隙(15)合宜地安排而得到保證。
文檔編號H02K37/16GK1065955SQ9210266
公開日1992年11月4日 申請日期1992年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月19日
發(fā)明者D·塔希祖特 申請人:Eta制圖制造公司